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探討鋰離子電池熱失控的原因

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年09月02日  

有關鋰離子電池,熱失控是最嚴峻的安全事故,它會引起鋰離子電池起火乃至爆炸,筆直挾制用戶的安全。鋰離子電池發生熱失控緊要是由于內部產熱遠高于散熱速率,在鋰離子電池的內部積累了大量的熱量,然后引起了連鎖反應,導致電池起火和爆炸。


引發熱失控的要素很多,總的來說分為兩類,內部要素和外部要素。內部要素緊要是:電池生產缺陷導致內短路;電池運用不當,導致內部出現鋰枝晶引發正負極短路。外部要素緊要是:揉捏和針刺等外部要素導致鋰離子電池發生短路;電池外部短路形成電池內部熱量累積過快;外部溫度過高導致SEI膜和正極材料等發生分析。


美國德克薩斯大學阿靈頓分校的KrishnaShah對鋰離子電池熱失控現象進行了分解,并建立了一套鋰離子電池熱失控的猜想機制,有關鋰離子電池的安全規劃具有緊要的參考意義。相關研討閃現,鋰離子電池熱失控進程緊要由一下反應組成:SEI膜分析,電解液和粘結劑發生反應,電解液和正極活性物質發生分析。


影響鋰離子電池熱失控的要素可以分為兩個,一個是電池內部的產熱速率,別的一個是鋰離子電池的散熱速率。傳統的熱分解東西,一般假定鋰離子電池的產熱在整個體積內是平均的,因此這些東西分解以為熱失控與電池的熱導率無關,這與鋰離子電池在踐行中的狀況是不同的,因此猜想效果也是不精確的。研討閃現,即便在26650電池內部也存在這很大的熱梯度,因此傳統的辦法和東西無法來精確猜想電池內部和外部的熱狀態。


為了解決上述問題,KrishnaShah在傳統的鋰電熱分解模型上加入了熱導率參數,然后出現了一個無量綱參數熱失控數(TRN)。首要KrishnaShah建立了一個電池溫度與產熱和散熱的之間的等式聯系,如下所示


對公式之中的產熱函數Q(T)在溫度為T0處進行泰勒翻開,忽略高階項可得到如下公式


然后該公式需求通過混亂的數學求解進程,小編確實看不懂就不給我們解析了,讓我們筆直看效果吧。終究推導獲得如下效果


在整個操作規劃內,都非得滿意上述公式才能確保不發生熱失控。該公式結合了電池內部熱傳遞kr,電池表面散熱μ1,電池產熱速率參數β以及電池半徑等參數。而電池的產熱速率參數β和電池散熱以及熱導率系數是控制鋰離子電池熱失控的關鍵參數,通過增大β值,TRN值也呼應增大,當TRN1時,電池就會發生熱失控,而TRN<1是電池則不會發生熱失控,需求注意的是,β并不是一個固定的值,而是跟著溫度的升高而不斷增大,因此TRN也會隨之增大。


電池的散熱緊要由兩步構成,電池內部的熱傳導和電池外部的熱對流,因此在β必定的前提下,就需求調整電池的熱導率kr和表面散熱參數μ1來確保TRN<1,然后確保電池的安全性。


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