摘要：研究锂离子动力电池热失控特性,获取关键参数,对热失控预警、热失控扩散阻止以及热失控扩散防护设计具有重要意义。本工作利用以镍钴锰酸锂[Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2,NCM811]为正极活性物质,分别以硅基材料(SiOx/graphite)和石墨(graphite)为负极活性物质的25 A·h软包动力电池,开展了不同SOC(state of charge,荷电状态)针刺热失控特性研究,阐述了热失控过程现象与温度及电压的对应变化关系;通过钢针温度估算了不同SOC下单位容量热失控放热量,并对热失控喷射的火焰、喷射出去的高温固体物质等形式热传递进行分析。结果显示,在同等SOC时,硅基负极体系电池产生了更为剧烈的热失控。SOC为25%时,硅基负极体系电池在针刺过程中依然会发生剧烈的热失控,而石墨负极实验现象则较为温和。硅基负极体系电池荷电状态为100%、50%、25%时,电池周边都监测到持续一定时间的高风险温度,容易诱发临近电池产生热失控。电池针刺实验失重量随着SOC的增加而增加,100%SOC的硅基负极体系电池失重比例最高,达到了75.2%。

摘要：动力电池热失控是电池的一种不可逆失效现象,严重时电池燃烧爆炸会导致电动车辆燃烧,造成财产损失甚至严重的人身伤害。研究动力电池热失控对掌握电池失效规律和特性,优化电池设计,提升电池品质,降低电池热失控风险意义重大。在车辆实际运行中,机械滥用是触发动力电池热失控的重要原因之一。其中,针刺方法和挤压方法是动力电池热失控机械触发因素的典型研究方法。该文综述了针刺和挤压方法触发动力电池热失控的研究进展,并按照温度的动态变化,将电池热失控过程划分为4个阶段,接着结合电池正负极材料、隔膜、电解液、电池结构设计等方面,系统分析了针刺方式和挤压方式触发动力电池热失控的多项影响因素。相关研究结果表明,针刺和挤压方法的选择、电池荷电状态、电池内部结构设计和电池化学体系均对动力电池热失控结果有很大的影响。其中,电池内部结构设计和电池化学体系的选择是影响电池热安全性能的本质因素,机械等滥用方式导致电池产生大规模的内短路是触发热失控最直接的原因。最后,该文归纳分析了相关研究结果,对未来动力电池热失控研究方法和方向进行了展望,并对电池安全设计提出了合理化建议。