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锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究

发布日期:2022-09-19 13:10 阅读:

原标题:锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究

由中国能源研究会、中关村管委会、中关村科学城管委会指导,中国能源研究会储能专委会、中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所联合主办的“第九届储能国际峰会暨展览会”在北京召开。峰会主题聚焦“聚储能十年之势,创产业十四五新机”,同期举办储能联盟十年纪念论坛。储能网、电力APP对本次峰会进行全程直播。

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在8月28日举办的“储能安全与标准”分论坛上,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室王青松作了“锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究”主题报告。

中国科学技术大学王青松

王青松:非常感谢中关村储能联盟给我这样一个很好的机会,和大家一起分享锂电池储能和安全方面的心得体会和一些工作进展,我今天向大家分享的是关于锂离子电池热失控传播及阻隔机制研究的工作,这部分工作是我课题组刚刚毕业的一个博士生李煌博士共同完成的,所以说也是我们团队一起来完成的一个工作。首先从研究背景方面进行一个简单的概述,我们知道锂电池除了在储能上用的很多,在其他的领域,比如便携式设备,手机、笔记本电脑、航空航天、舰船等等也用得越来越广泛,当然储能是我们应用比较广泛的方面,但是由于锂电池的火灾事故经常发生,在储能领域我们知道的韩国储能电站火灾事故有20多起,极大地阻碍了其整个行业的发展。

锂离子电池的主体成分有正极材料、负极材料、电解液、隔膜。其中比较容易着火的就是电解液,因为电解液都是用的一些有机的碳酸酯类材料,所以存在很多安全隐患,但是要是站在整个系统的角度来说的话,都是单个电芯的着火在逐步的扩大和蔓延,从一个电芯着火之后,通过对流或者是热传导和火焰直接加热的作用,热失控向整个电池组发生传递,最后造成不可控火灾爆炸的事故。像右边这个图,上面有很多事故之后的照片,也能看出有的地方烧的非常厉害,有的地方只是过了一下火没有完全烧,说明在里面存在热失控传播的过程。造成热失控传播的原因是很多电池拼在一起,一个电池失控产生的能量和热量通过多种方式向周围进行传递,如果没有得到有效的阻隔,它就会造成整个电池模组的失控,这中间会产生很多有毒有害的气体,造成不可控的损失。我们做了大量的实验,也是发生模组级失控传递的过程,最终造成事故的扩大。

就国内外的研究现状来说的话,国外早期也做了一些研究,但大多针对的是像18650这种小型电池。最近我们课题组就大容量锂离子电池的安全性做了大量的研究工作,电池容量从30AH到50AH,到300AH的都有。从我们研究的目标来说,首先要知道电池材料的稳定性是怎样的,这样就可以了解内部材料的产热规律,第二个就是看一下单个电芯的热失控特征是什么样的,得到热失控的演化过程以及热失控传播的机制。最后通过仿真的方式来模拟一下热失控传播的过程。

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