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鋰電池安全問題研究:內短路模型

鉅大LARGE  |  點擊量:1006次  |  2019年09月07日  

背景和目的


由于內短路造成的熱失控是鋰離子電池主要的安全問題,其他的安全問題可能用電化學或者機械方法控制。


電池最初的潛在缺陷可能不太好控制,比如以下因素導致最終的嚴重內短路,包括隔膜的破損,金屬溶解和沉積,金屬雜質殘余等。


鋰離子電池系統(tǒng)內短路的熱行為基于非常復雜的因素,例如短路性質,容量,電池電化學特性,電氣和熱力學設計,系統(tǒng)負載等。


電池內短路是多物理場,3維方面的問題,與之相關是電池的電化學,熱系統(tǒng),熱濫用反應動力學等。通過模擬實驗能夠理解電化學反應,熱的釋放,熱反應的傳播,以及從工藝技術解決的對策。


研究方法


通過做3D物理場模擬研究來描述內短路和短路隨時間的變化,進而擴展理解NERL的電化學,熱電,濫用反應動力學模型(如下圖所示)。多物理場模型仿真證明了在短路事件中加熱模型是基于短路性質,電池特性(如容量和倍率性能)的。


圖1不同的反應熱類型


1.短路的反應熱=電池放電的熱+短路點的焦耳熱


2.電池尺寸和短路電阻大小的影響


圖2不同種類的短路電阻對電池熱失控的影響


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