基于comsol的軟包鋰電池熱濫用失控蔓延分析

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基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1

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      鋰離子動力電池作為電動汽車的主流動力源,具有高比能量的特點。而目前汽車用動力電池多采用數量較多的小容量電池進行串并聯成組以滿足高能量的要求。這樣,汽車動力電池系統的安全問題就不再僅僅是電池單體的安全問題,而是電池成組安全問題。近年發生的汽車動力電池事故,均是由于電池組中的某一個電池單體發生熱失控后產生大量熱,導致周圍電池單體受熱產生熱失控。這樣,電池組內的熱失控蔓延問題就是電池成組安全問題的主要關注點。

 

      熱失控的發生劃分為三個階段,自生熱階段(50℃-140℃),熱失控階段(140℃-約850℃),熱失控終止階段(850℃-常溫),文獻提供的隔膜大規模融化溫度起始于140℃。

     如果周圍有其他電芯,則在此階段,通過把熱量向周圍傳播,熱失控可能向其他電芯蔓延。熱量可能通過連接的導電件傳導,也可能因為體積膨脹,原來保有間距的電芯,在此時已經彼此貼緊,電芯殼體之間直接傳導熱量。蔓延不能有效阻斷,將產生整個電池模組爆炸燃燒風險。

     此次采用Comsol的PDE模塊和固體傳熱,模擬了三顆、五顆軟包電芯熱失控蔓延實驗,將電芯參數和熱失控參數優化,使得探測溫度與實驗溫度相一致,為后續研究各類型隔熱材質和液冷做基礎。

     以下是基礎模型求解的溫度結果和實驗結果對比情況。

基于comsol的軟包鋰電池熱濫用失控蔓延分析的圖3

其中基礎的熱失控PDE方程建模視頻可以參考這個鏈接,控制方程的基本原理一致。

http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c16490

QQ圖片20210424144735.png

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