气压及加热功率对锂离子电池热安全的影响机制

摘要

随着锂离子电池的普及应用,其在航空低气压环境下的热安全问题受到广泛关注。对此,在20~95 kPa的气压环境下,以30~100 W的加热功率诱导电池热失控,通过电池热失控现象、温度及时间的分析,研究航空低气压环境下加热功率对锂离子电池热安全行为的影响机制。研究表明:气压的降低导致电池安全阀打开时间提前,但由于低气压环境下对流换热系数和特征达姆科勒数的减小,电池从安全阀开启到热失控的过渡时间延长;而加热功率的提高显著缩短了电池的热失控时间,加剧了电池热失控燃爆,同时也缩短了电池的加热时间,导致外部热源传递给电池的热量减少,热失控过程中电池表面峰值温度降低;在二者的综合作用下,电池的热失控时间总体呈现出随功率增加而减小的趋势,但气压的作用导致其变化规律呈现出明显差异。为实现气压及加热功率综合影响下电池热失控时间的预测,通过多项式拟合,构建电池热失控时间预测模型,预测精度控制在(3±2) s。