论文车用锂离子动力电池系统的特性和安全性技术是关于本文可作为动力电池方面的大学硕士与本科毕业论文动力电池论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：随着社会科技的进步,新能源的发展和创新也是倍受重视.在车轮时代今天,人们对生活水平上的要求也越来越高,为了顺应时代的步伐,对于新能源汽车的研究也显得尤为重要.在如今汽车大规模推广和应用的新能源中,锂离子动力电池的应用最为广泛,而在新能源电池的推广应用过程中,除了新能源的高低,使用时间长短和更换电池次数等多方面需要考虑,更重要的是动力电池系统的安全性,是最为重点关注的问题.
关键词：锂离子；安全性；动力电池；新能源
如今是车轮时代,汽车的使用越来越普及和广泛,因此能源安全和降低二氧化碳的排放也是作为汽车发展的两大重要的目标.
电动车是车用新能源的应用主体,主要分为三大类,纯电动型、燃料电池型、还有混合动力型.当然电动汽车的动力来源则是电池,现在最常用的动力电池就是锂离子电池,锂离子电池的使用寿命比较长,并且有较高比能量,较低的自放频率,这些都是锂离子电池的优势,因此现如今使用锂离子电池也是比较普及的选择.锂离子电池的使用如此广泛,因此人们对锂离子电池的安全性能也是再三考虑和研究,以及解决相对应的危险性和所在的问题.据统计,锂离子电池的使用,一些大大小小的安全事故还是有时会发生的,因此车用动力电池的安全性是电动汽车的推广和发展的首要限制条件.
1 车用锂离子电池的特性
在制造工艺上,锂离子电池分为两种：第一种为液态的锂离子电池,第二种为聚合物的锂离子电池.在每一个制作过程中,如：制造电极、装配等步骤都会影响到锂离子电池的安全性.电池的制造程序复杂,设计各种材料甚多,譬如,正负极需要经过涂布、裁片、冲切、组装等等诸多过程,每一道工序,都影响着锂离子电池系统的安全性和性能.甚至浆料的质量,如其均匀度,也会影响到锂电池的安全性,浆料越均匀,那么电池里的活性物质就会越均匀地分布在电极上,那么电池也会比较安全.其细度大小也会影响到电池的安全性,细度过大,可能会析出金属锂；细度过小,可能导致过大电阻.当烘干涂布的时间不足或者是温度过低的时候,那么会有部分容积残留在电极上,会造成活性物质剥离；如果温度过高也不行,会使得电池内部短路.电池的工艺要求非常高,每一个细微的步骤都关系到了电池使用的安全性.
在材料上的稳定性上,若锂离子电池遇到高温、刺穿、过度充电、挤压等情况,都会导致锂离子电池产生很高的热量,来不及扩散,这样使电池内热失控,最后极易使得电池爆炸,自燃.因此电池材料的热稳定性是锂离子电池安全系统的最重要的制约因素.
2 锂离子电池安全性技术的发展
在一定的程度上為了减少不安全的行为发生,因此在多方面都要提高锂离子电池的安全性.常规方法,是在安全性能的设计上,PTC限流,在压力上设置安全法,材料选择时提高其热稳定性等等.通过锂离子电池安全事故分析,为解决锂离子电池的事故发生,重点需要探究：预防电池内部短路、防止过度充电、防止过热、防止电池自燃等等方向的技术,在电池自激发上建立起安全保护的机制.
2.1防短路
可以使用保护涂层,材质如：陶瓷隔膜,负极热组层.
2.2防过充
采用氧化还原电对O/R的添加剂,使得电池内部产生化学反应的循环,从而,让电池的电势在充电的时候限制在一个安全值上,抑制电解质与电极反应.添加剂可以利于单位电池的容量保持一个平衡的状态,预防电池过度充电.除了使用氧化还原电应对添加剂意外,还可以使用使电压敏感的隔膜,可使正负极形成导电桥,称为充电电流的旁路,避免了电池过度充电.
2.3防止热失控
使用PTC电极,在常温下,导电炭黑良好的接触,运输电子顺利,导电状况良好；在高温下,PTC涂层电阻瞬间增大,切断电流,防止电池继续反应,防止电池因热而失控导致事故.除此之外还可以使用热封闭电极和热固化电池,均可在高温下,终止电池继续发生反应.
2.4用不燃性电解质防止电池燃烧
如有机磷酸酯等阻燃溶剂,同时需要相匹配的成膜添加剂.
3 锂离子电池安全问题及事故防范
增加对电池安全性的检测频率,在锂离子动力电池销售前,需通过电池的安全性检测的标准,安全性测试的标准可以监测出多种热失控的状况,通过国家相关安全性测试标准的认证,可以大大减少锂离子电动电池出现安全性事故的发生.当然,即使电池通过了国家电池安全测试的相关检测,电池也不是绝对安全的.最佳的测试,是将电池进行一定周次的全充全放的循环,并采用低温充电测试电池组和模块.
系统地总结锂离子电池动力安全性能故障,并且针对各种故障,重视动力电池在传统上的安全性能的设计.
增加对动力电池系统安全上的监视,在锂离子电池运行的过程中,进行妥善的科学的管理和监控,防止滥用动力电池,对于可能发生的动力电池的安全事故进行隐形预警和监控.科学的开发和使用车用锂离子动力电池的管理系统,做到实时、有效、全方位地对锂离子动力电池的安全系统进行监控.在保证锂离子动力系统的电池组安全运行的特定工作范围内,输出频率对应特定安全工作范围.接着,对于电池组单体,动力电池管理系统需要评估其电池工作状态、电池量剩余、电池寿命状态、工作荷电状态,以及电池使用的安全状态等.当电池组单体出现异常时,需要预警和对其关注,均衡电池一致性问题.与此同时,动力电池管理系统需要对电池温度进行实时监控,因此需要设计出有效科学的温度热管理系统,使得电池温度处于安全状态.每一个电池都是有寿命的,因此要开发电池寿命相对应的科学算法,计算电池的寿命,避免电池老化后导致的安全事故,当然还有电池内部短路的监控,当电池出现安全问题的时候,要有提前自动预警性能,使得人员早发现,早处理.最后,使用电池时,整车厂商要将动力电池温度保持在二十至四十五摄氏度之间,温度环境可以较好地延长电池使用寿命和提高电池的使用可靠性,并且有效避免低温导致短路,高温导致热失控.
4 小结
由于锂离子动力电池的广泛应用,使得我们重视电池动力系统各个层次安全性问题的机理以及演变的过程,同时采取相对应的措施和监控测试.尽管安全措施的应用,已经大大减少了事故的发生,但还是不能绝对杜绝,并且,随着锂离子电池的广泛应用和研究,其比能量也是会越来越高,因此一旦发生事故,由于电池机组比能量的增高,其事故危害也会是越来越大,为保障消费者财产生命的安全,锂离子动力电池系统的安全性能问题,始终都是应该是倍受重视的.
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