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優(yōu)秀論文｜低溫老化鋰離子電池熱失控及產(chǎn)氣動力學研究

更新時間：2025-06-24  |  點擊率：86

華東理工大學欒偉玲教授團隊在Journal of Energy Storage（IF：8.9）發(fā)表題為《Thermal runaway and gas generation dynamics in aged Lithium-ion batteries under low temperatures》的研究論文，該成果由華東理工大學先進電池系統(tǒng)與安全重點實驗室(CPCIF)、國家自然科學基金項目(52375144和52205153)、上海市浦江人才計劃和東方英才計劃等機構聯(lián)合支持。

《Journal of Energy Storage》是儲能領域的國際期刊，專注于系統(tǒng)集成、電網(wǎng)集成、建模和分析、新型儲能技術、規(guī)模和管理策略、儲能系統(tǒng)運營的商業(yè)模型以及全球儲能發(fā)展。


優(yōu)秀論文｜低溫老化鋰離子電池熱失控及產(chǎn)氣動力學研究


本研究借助仰儀科技BAC-90A小型電池絕熱量熱儀，結合氣相色譜分析等技術手段，深入探究18650型NCA鋰離子電池在低溫循環(huán)條件下的老化機制與熱失控特性的內(nèi)在關聯(lián)，重點分析低溫循環(huán)老化對電池熱失控產(chǎn)氣成分、爆炸風險及噴射火行為的影響規(guī)律，為提升鋰離子電池低溫環(huán)境下的安全性提供了理論依據(jù)。


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部分研究成果展示


本研究中BAC-90A的應用

1.熱失控測試及產(chǎn)氣分析

BAC-90A小型電池絕熱量熱儀通過模擬理想絕熱環(huán)境，可精確測定電池熱失控起始溫度、熱失控最高溫度及最大熱失控速率等關鍵熱行為參數(shù)。搭配定制密封罐裝置，可同步實現(xiàn)熱失控產(chǎn)氣壓力測試與氣體收集，為電池安全性能評估提供多維度數(shù)據(jù)支撐。

本研究利用BAC-90A小型電池絕熱量熱儀，配套密封罐裝置，采用150℃恒溫模式，對不同健康狀態(tài)（SOH：100%~60%）的鋰電池開展熱失控測試與產(chǎn)氣壓力監(jiān)測。通過聯(lián)用氣相色譜儀分析不同SOH電池熱失控氣體成分及含量變化，揭示了熱失控時序與電池熱穩(wěn)定性的關聯(lián)機制。

優(yōu)秀論文｜低溫老化鋰離子電池熱失控及產(chǎn)氣動力學研究
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部分研究成果展示


2.產(chǎn)氣聯(lián)用評估熱失控產(chǎn)氣爆炸風險

基于BAC-90A記錄的壓力-溫度數(shù)據(jù)與氣相色譜儀測得的可燃氣體體積分數(shù)，運用 Le Chatelier 公式計算爆炸極限，實現(xiàn)對不同SOH電池產(chǎn)氣爆炸危險性的量化評估，為熱失控產(chǎn)氣爆炸風險預警提供了重要技術支撐。


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本研究還通過開展不同SOH電池的熱失控噴射火行為實驗，結合熱失控產(chǎn)氣參數(shù)進行應用場景下的綜合特性分析，為儲能系統(tǒng)及電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）安全設計提供了關鍵技術指導。


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總結

本研究通過定性與定量分析，系統(tǒng)闡述了低溫老化條件下不同SOH鋰離子電池的熱失控產(chǎn)氣特性與噴射火行為特征。實驗獲取了包括最高溫度、觸發(fā)時間、產(chǎn)氣成分、產(chǎn)氣量、爆炸風險指數(shù)及噴射火擴散面積等關鍵參數(shù)，全面剖析了不同SOH鋰離子電池的安全性能表現(xiàn)。上述研究成果將為提升電池在儲能場景及梯次利用過程中的安全性提供重要理論依據(jù)與技術支撐。