锂离子动力电池安全性定量评价与模拟仿真技术及其应用

发布时间: 2025-03-27

基本信息

合作方式：技术服务

成果类型：新技术

行业领域：

新材料技术,新能源及节能技术

成果介绍

中国是汽车生产和消费大国，近年来新能源汽车产业发展迅速，产销量和保有量位居世界前列。新能源汽车不仅是全球汽车产业转型升级的主要方向，而且对能源变革和“双碳”目标的实现具有战略意义。本项目面向国家“十四五”战略规划重点领域新能源车用动力电池测试评价技术开发及技术应用工作，重点构建贴近实车工况的定量化安全状态估计与动态分级评价体系，实现基于“安全边界控制-事前预警-事中风险评估-事后风险抑制”处理逻辑的对动力电池全生命周期内安全管理，通过开发先进的动力电池安全定量评价技术，获得电池的安全使用边界，并在其使用过程中对安全风险进行预警，一旦发生安全事故进行风险评估及抑制，以保证电池全生命周期内的安全使用，降低安全事故造成的损失。

成果亮点

一是针对现有动力电池可靠性和安全性评价技术，主要以生命初期单一变量的定性评价为主，组织开发和建立贴近车用实际工况测试环境的动力电池检测装备和评价技术，实现电池过充、短路等一系列安全边界的定量评价，相对偏差2%，授权专利24项，发布团体标准2项。有力地促进突破动力电池安全性等关键问题，支撑提高产品设计的规范性和技术水平。二是运用上述测试与模拟仿真技术对动力电池实际工况条件下的热失控机理进行了研究，针对锂离子动力电池缺乏定量化的安全状态估计与分级评价体系，深入探究电池热特性和燃烧特性与材料特性之间的构效关系，创新性地引入“电势能”和“火积”等特征参数对热失控进行定量评价。创新性提出锂离子电池热失控预警特征参数，使得安全预警时间提高至30min以上，为国家强制标准规定时间的6倍。相关研究成果发表SCI/EI论文8篇（累计影响因子超过60），出版专著1部。三是完成了本技术成果的实用化，将锂离子电池全生命周期健康状态由单独的电性能维度扩展至电性能、可靠性和安全性复合维度，累计实现服务收入超过12000万元，对外服务企业和高校等超过140家，其中包含2023年新能源汽车销量排名前10企业6家。

团队介绍

项目团队是一支在锂离子电池技术领域拥有丰富专业知识和实践经验的青年团队。团队成员平均研究经验超过8年，硕士及以上学历占比达92%，高级职称占比为77%，形成了有丰富经验的高学历年轻人才队伍，为项目的顺利进行奠定了坚实的技术基础。近年来，项目团队一直从事于锂离子电池安全滥用测试评价分析和模拟仿真、锂离子电池检测分析技术及装备开发方面的工作。先后承担了国家重点研发计划、北京市科技计划、北京市自然科学基金等国家和省部级等项目十余项，发表论文40余篇，制定标准13项，在编标准12项，申请专利120余项，授权60项。团队所开发的锂离子电池加速绝热量热（ARC）分析技术、热失控产气分析技术、过充电安全评价技术和基于燃烧特性的锂离子电池灭火技术等组成的锂离子动力电池安全定量评价技术已广泛开展应用推广。团队所开发的相关技术有力支撑了新能源汽车动力电池的安全定量化评价与模拟仿真技术，有利于交通电动化和现代化新能源产业体系建设，对实现我国双碳目标具有重要意义。

成果资料