科创中国

新材料技术,金属材料

电动汽车保有量的逐年增长及储能产业的快速发展，对包括电池在内的储能设备提出了更高的安全要求。在实际使用过程中，动力电池热失控及后续的热扩散带来较大的安全隐患。动力电池热失控所引发的整车起火问题，越来越成为制约电动汽车大规模普及应用的关键技术难题。《节能与新能源汽车产业规划（2012-2020）》中明确提出：重点开展动力电池系统安全性、可靠性研究，加快研制动力电池生产、控制与检测等装备。本成果通过产学研联合自主创新，揭示了高比能量锂离子动力电池热失控机理及热扩散规律，确定了电池系统热扩散有效防控边界区域，实现了动力电池产品热扩散安全性显著提升，同时为动力电池热扩散测试方法及标准制定提供了关键技术支撑。

主要技术创新如下： 1）提出了动力锂电池全生命周期安全边界测试方法。研究了动力锂电池热失控机理，开发了电池热失控产气特征参数测试的专用测试设备，解决了大容量锂离子电池热失控产热-产气特性耦合测试难题，建立了并联电池组热扩散关键参数测试方法，解决了电连接设计选型难题，发明了以膨胀力变化作为热失控预警信号的电池热失控预警技术，与现有国家标准方法相比，提高18秒以上。 2）研发了动力锂电池热扩散防控技术。建立了锂离子电池系统热扩散仿真模型，研究了隔热材料导热系数和液冷系统流速与热扩散防控效果的关系，确定了热扩散防控的阻断区/扩散区，实现了对不同热扩散防控技术的快速筛选与参数设计，应用于高安全性动力电池系统，在保持电池系统电性能不变的情况下，实现了热失控触发后电池系统不起火。 3）提出了动力锂电池热扩散测试评价标准。提出了具有可行性和普适性的电池外部加热热失控触发方法，发明了通过温升速率二次求导准确获得热失控时刻的方法，解决了热扩散测试过程中的触发方法、判定标准、重复性评价等核心问题。

项目完成单位：常州工学院、中汽研(常州)汽车工程研究院有限公司、中汽研汽车检验中心(常州)有限公司、力神电池（苏州）有限公司、中国机械总院集团江苏分院有限公司； 项目完成人：赵景波、李海斌、刘 磊、薛 雷、杨皓清、丁 川、卞维柏、汪 敏。

点击查看