三元锂离子动力电池热失控及蔓延特性实验研究
2021-05-19王淮斌王钦正杜志明冯旭宁
王淮斌,李 阳,王钦正,杜志明,冯旭宁
1) 中国人民警察大学,廊坊 065000 2) 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084 3) 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 100081
《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》指出:发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的重要战略举措[1]. 锂离子动力电池以其独有的优势(高电压、高比能量、长循环寿命、自放电低、环境友好等)逐渐成为电动汽车核心部件的主流[2−4].为进一步解决电动汽车里程焦虑问题,推动新能源汽车产业化进程,车用动力电池逐渐由传统的磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂(LMO)、锰酸锂(LMO)向镍钴锰(NCM)三元电池过渡,单体能量密度也从160 W·h·kg−1提升至 250 W·h·kg−1[5−8]. 然而,随着正负极材料比能量的提升,其热稳定性随之下降,NCM锂离子电池的热失控风险愈加严重,这给电动汽车带来了安全隐患. 据不完全统计,2019年1月至2020年9月期间,国内媒体报道的与动力电池热失控相关的电动汽车安全事故多达76起,动力电池热失控不仅影响电动汽车的市场竞争力,还决定电动汽车可持续发展战略走向,解决锂离子电池热失控(Thermal runaway,TR)及蔓延等安全问题迫在眉睫.
热失控是锂离子电池失效的关键特征. 国内外学者对锂离子电池单体及模组热失控特性和机理开展了大量的理论和实验研究[9−13]. Feng等[14]基于大容积绝热量热仪(Extended volume-accelerating rate calorimetry,EV-ARC)设计了 25 A·h 的 NCM 三元锂离子电池绝热热失控实验,获得了大容量锂离子动力电池的绝热热失……
