圆柱形锂离子电池在针刺条件下的安全性研究

作     者：汤元会 袁博兴 李杰 张云龙 TANG Yuanhui;YUAN Boxing;LI Jie;ZHANG Yunlong

作者机构：陕西省计量科学研究院陕西西安710199 长安大学电子与控制工程学院 长安大学能源与电气工程学院陕西西安710064 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年第13卷第4期

页      面：1326-1334页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：国家市场监督管理总局科技计划项目(2021MK104) 陕西省重点研发计划项目(2022JY178) 

主　　题：锂电池 安全性能 演变规律 热失控 

摘      要：动力电池受到尖锐物体挤压是汽车碰撞引发的主要损伤形式,也是一种十分严峻的工况,严重时锂离子电池会发生燃爆导致电动车损毁甚至是人身伤害。为了揭示锂离子电池在针刺工况下的安全性能,本工作采用自制搭建的针刺实验平台为基础,利用直径5 mm的平头钨钢针刺入18650圆柱形锂离子电池,讨论了4个参数(荷电状态、针刺速度、针刺深度和针刺位置)对锂离子电池安全性能的影响,利用红外摄像仪观测锂离子电池热失控现象,并记录锂离子电池在实验前后的温度、开路电压和载荷等表征数据。实验结果表明,锂离子电池在针刺工况下表现出明显的演变规律。锂离子电池在针刺失效后,并不会立即发生热失控,而是存在一定的反应时间;荷电状态越高,针刺深度越深,锂离子电池越容易发生热失控且与热失控剧烈程度成正相关;越靠近锂离子电池正负极两端,反应越剧烈;针刺速度与是否发生热失控没有明显的相关性。最后根据实验结果,为锂离子电池包的运输、安全使用和早期预警算法设计提供了建议。