摘要：本文通过数值仿真研究了一种抑制方形电池模组热失控蔓延的防护结构。针对车用50 A·h方形三元锂离子电池,基于锂离子电池电极材料与电解液副反应机理建立单体电池热失控模型。通过与已有研究结果进行对比验证,表明所建立的热失控模型具有较高的精度。基于验证后的单体电池热失控模型,建立了加装导热套筒的电池模组热防护结构。导热套筒底部与微流道冷板连接进行散热,电池之间填充隔热材料,用于阻隔由于电池热失控而导致热量向相邻电池蔓延。研究表明,与无导热套筒配置相比,所提出的方形电池模组热防护结构可以有效阻断电池模组的热蔓延。基于所提出的方形电池模组热防护结构,分析了电池之间绝缘层热阻、导热套筒高度以及导热板高度等因素对相邻电池热蔓延的影响。研究表明:绝缘层热阻达到0.03 m^(2)·K/W以上,相邻电池才不发生热失控。同时考虑到轻量化设计因素,选取导热套筒高度不应高于10 mm以及导热板高度在60~65 mm之间,可用于防护电池模组热蔓延。本文所提出的热防护结构和参数研究为电池包热安全设计提供了参考依据。

摘要：本工作通过数值仿真研究了一种新型液冷壳体结构的电池模组热性能,并通过实验测量验证液冷壳体结构的散热和热蔓延抑制特性。模组由4×5颗圆柱电池和液冷壳体组成,壳体内部设计流道提供液冷散热。仿真模型通过建立电池模组的等效电路子模型(ECM)模拟电池产热,研究壳体内部流道排布对热性能影响,以电池模组最高温度、最大温差和进出口压降作为性能评价指标,并引入期望函数以获得优化的壳体流道排布。基于优化的流道组合制备了一进两出的液冷壳体,组装三元18650真实电池模组进行热性能实验研究。研究发现:一进两出结构的热性能优于一进一出结构,3 C放电速率和1 m/s入口流速下与基准案例相比,最优情形1(短边侧一进两出流道排布)的最高温度增加了0.3%,但温差减少了8.87%,压差减少了66.5%。真实电池模组实验中充放电倍率越大,电池温度越高,汇流排焦耳效应影响越大。降低冷却液温度会导致放电时间变短、电池模组能量效率下降。最后采用高功率电池产热模型模拟热失控,实验发现在热失控功率600 W下相邻电池温度在57.4℃,不会发生热失控与热蔓延,即新型液冷壳体兼具散热、均温和热蔓延抑制作用。

摘要：如何有效防止热失控及热蔓延是锂离子电池模组设计的重点。为探究不同散热设计对锂离子电池模组热蔓延的控制能力,以钛酸锂电池模组为实验对象,对自然对流、表面液冷、极耳强迫风冷3种方式的热蔓延阻隔能力进行了研究。通过对比发现,有效抑制热蔓延的关键是增大热蔓延传播路径的阻力与提高散热能力,而表面散热的阻断方式更直接,可以实现对热蔓延的阻隔,效果远远优于极耳散热。

摘要：储能电站火灾事故频发,其消防安全问题日益突出,急需对其开展深入研究。为了建立可靠的电池热失控模型,首先提出了改良二分法来修正热释放速率,从而保证了锂电池及其在预制舱中模拟的精确性。然后基于实际储能电池柜和预制舱尺寸建立1:1几何模型,开展了火灾事故模拟,发现了火灾事故中初始升温、火焰生成和火焰蔓延3个阶段及其特征参数变化。最后开展了储能预制舱中火灾事故的消防应急技术研究,分析了不同预警方案的响应快慢,并对预制舱细水雾消防喷淋系统的设计优化进行了研究。结果表明,红外光束线型感烟探测器能最快速地对火灾进行预警反应,而预制舱细水雾消防系统存在多个最优方案。研究成果既可为锂电池热失控的数值模拟提供合理方法及理论指导,也能为未来储能电站的安全设计及防护提供理论数据支撑。

摘要：为研究电池包关键参数对于热失控蔓延抑制的影响,建立了锂离子电池包热失控蔓延集总参数模型,运用正交试验方法,并通过综合频率分析法得到了一组最佳试验方案:电芯与侧板间的热阻为0,即除去原有正常装配所产生的接触热阻,不新增热阻;电芯间热阻0.08 m^(2)·K/W;侧板外隔热垫厚度4.5 mm;电芯与水冷板间的热阻0.24 m^(2)·K/W。与原方案相比,靶模组电芯平均热失控蔓延间隔时间延长419.9 s;观察模组热失控电芯数量减少36个;观察模组最高温降低1 067℃,可有效抑制模组间热蔓延。所得结论可用于三元锂离子动力电池包的热蔓延抑制设计。

摘要：锂离子电池作为新能源汽车等战略性产业的核心部件,安全性受到广泛关注。电池安全事故通常始于电池热失控,即电池内部出现剧烈的链式放热连锁反应,产生并释放大量可燃气体。本文提出了一种锂离子电池热失控内部压力测试方法并开展了电池热失控试验,通过测量电池热失控时的内部压力分析热失控过程。结果发现,产气会造成内部压力迅速变化,释放的1 000℃、0.25~0.50 MPa高温高压气体对传热散热过程有显著影响。同时,因产气造成的电池内部压力变化早于内短路造成的开路电压变化和电池产热造成的温度变化。该方法对全面研究热失控机理,提升热失控预警、排气阀设计等电池安全技术性能具有重要意义。

摘要：动力电池热失控是引起动力电池安全事故的主要原因,因此动力电池的安全防控应该从电池热失控着手。简述了我国动力电池热失控的发展现状,分析了动力电池热失控的主要原因,介绍了我国动力电池热失控安全防控中存在的主要问题,并针对动力电池热失控安全防控提出了有效策略。最后预测了未来动力电池的发展方向,旨在为动力电池安全事故预防和创新发展提供一点思路。