针对锂离子电池热失控传播的抑制策略研究
Veröffentlicht in 2024
随着锂离子电池能量密度的不断提高,电池热安全问题日趋严峻。本研究基于电池热失控反应动力学模型和相变传热模型,结合电池与复合相变材料(compose phase change materail CPCM: paraffin/ expanded graphite PA/EG)间的传热规律,建立了一个二维数值计算模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行多物理场建模与求解(图1)。首先,通过拟合产热率与温度变化的关系,构建了电池热失控模型。模型通过调整CPCM的物性参数(相变焓与导热系数),探索其对热失控传播的影响。为了确保计算精度,本研究进行了网格无关性验证(图2)。以含10%EG质量分数的PA/EG样品为例(导热系数为5.25 W/m K,相变焓为167.8 kJ/kg),对基于CPCM样本的电池模组生成四边形结构化网格。计算结果表明,当网格数达到29520时,热失控触发时刻稳定于686秒,验证了此网格划分的精度,并选用此网格设置进行后续的数值模拟。为了验证该模型的可靠性,本研究利用已有的电池热失控传播实验数据进行了对比分析(图3)。实验中,电池模组由6个电池组成,通过针刺#1电池触发初始热失控。结果显示,当电池发生热失控时,温度迅速上升,模拟结果能够准确预测中心点温度的骤升时刻。基于此模型,本研究选取了一系列具有代表性比例的CPCM材料,深入分析了其在抑制热失控传播中的机制及空间分布特征(图4),为电池热管理设计提供了理论支持。
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- 马瑞鑫 - 锂离子电池热失控蔓延的抑制策略建模研究.pptx - 0.78MB