logo
当前位置:池能电子 -- 新闻中心 -- 锂电知识 -- 浏览文章

锂离子动力电池的温升特性分析

时间:2014-12-17 11:49:03来源:国轩高科动力能源股份公司浏览次数:
【摘 要】 锂离子动力电池在快速发展的今天,其安全性能越来越受到人们的关注,其中热量是影响电池安全性能的主导因素之一。为了研究电池在使用过程中的产热问题,本文根据锂离子动力电池在倍率放电时的温升数据模拟计算了镍钴锰三元材料和磷酸铁锂材料电池及不同型号的磷酸铁锂电池的等效比热容,结果表明电池的制作材料和电池结构两个方面对电池等效比热容和电池温升数据都有影响,三元材料电池的温升速率比磷酸铁锂电池要快,体积较大极片较长的电池散热系统较差,温升较快。此结论为电池的制作工艺和材料的选择提供了依据,对锂离子电池安全性能的提升提供了数据支撑,对锂离子电池的发展具有深刻而有意义的影响。
【关键词】 锂离子动力电池;等效比热容;材料选择;电池结构;电池温升
     锂离子电池具有体积小,电压高,容量高,循环性能好,无污染,无记忆效应等优点,在近几年的国内外市场得到了迅速的发展,并成为继镍氢电池之后的新一代可充电电池。锂离子电池在电子元器件,电动车,航天领域都有很广阔的应用前景。但是,在锂电池特别是锂离子动力电池的使用过程中是以电池组的形式来工作的,单体电池处于密堆积的状态,因此电池的产热问题一直困扰着人们,使其使用的安全性问题阻碍着锂离子电池的发展。在使用过程及存储过程中,由于电池材料、结构、使用工况的不同,锂离子产生不同程度的热量得不到及时的散失,导致内部热量的积累,温度逐渐升高,从而引发电池内部一系列的自发热副反应,而这些副反应又会加速电池温度的升高,最终有可能造成电池的热失控而引发安全隐患。因此,研究电池的产热及散热性能对电池的安全使用具有非常重要的指导作用,对电池结构的优化设计及健康管理也具有非常重要的意义。

电池材料对电池比热容的影响
   目前,锂离子电池由于发热所引发的安全问题在消费者心中产生了很大的负面影响,制约着锂离子电池的发展。电极材料的选择在一定程度上决定着电池的产热能力,锂电池的热稳定性是由电极材料本身和材料之间协同作用的结果。

 通过比较镍钴锰酸锂三元材料电池和磷酸铁锂电池的比热容,可以发现三元电池的安全性能在一定程度上劣于磷酸铁锂电池,虽然三元电池在单位瓦时成本和电压平台上优于磷酸铁锂电池,但是其安全因素严重影响着电池的使用和发展,因此降低三元电池的温升效应,优化电池的散热系统对于三元电池的发展具有极其深刻的意义。而电池材料的选择在一定程度上决定着电池的安全性能甚至是使用寿命,因此在选择电池材料的时候,应该综合权衡电池成本,电压,温升效应等在电池使用中所起的作用。
 
电池结构对电池比热容的影响
    锂电池的温升是产热、热传导和热扩散三者共同作用的影响。电池的结构直接影响着电池的热传导和热扩散,从而影响着电池在运行过程中的温升情况。
    锂离子动力电池在使用中的的温升现象为其安全性能带来了极大的隐患,严重影响着锂离子电池在消费者心中的印象。锂电池的温升现象来自于两部分:产热和热扩散。前者由反应热、焦耳热、极化热及分解热四部分构成,主要受电池制作材料的影响,后者主要受电池的结构和制作工艺的影响。文章根据锂离子电池在倍率放电时的温升情况模拟计算了同种结构不同材料和同种材料不同结构的锂离子电池的等效比热容,对应几种电池在倍率放电时的温升数据,发现三元材料电池与磷酸铁锂电池的温升速率相比较快,体积较大极片较长的电池散热系统较差,温升较快。因为在设计和制作电池时,电池材料的选择和结构的制定对于电池的安全性能具有深刻的影响,而将此项作为降低电池温升速率的突破口,提高电池的安全性能,也将对锂离子动力电池的发展具有深刻的意义。

相关文章
相关产品
收缩
  • 电话咨询

  • 0769-28823203