锂离子电池过充着火机理及能量释放规律研究

基本信息

  • 批准号:
    51974031
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    -- 万
  • 负责人:
    朱艳丽
  • 依托单位:
    北京理工大学
  • 学科分类:
    安全科学与工程
  • 结题年份:
    2023
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019 至 2023

项目摘要

Lithium-ion batteries are characterized by high energy density, long cycle life and environmentally friendly. Their market scale and application fields are expanding. Frequent safety accidents make their safety problems more and more serious. Air shock wave and combustion are two main disaster effects of safety accidents. In this proposal, it will focus on the key scientific issues of the formation and evolution of air shock wave and combustion flame.   The time-space coupling relationship between explosive air shock wave and combustion flame under overcharge will be studied on the base of the knowledge of the reaction process of lithium-ion battery components using experimental and numerical simulation methods. We will study the relationship of the structure-performance-charge of battery components in order to obtain the key step of battery failure, the three-dimensional electrothermal model coupled with overcharge current to understand the heat release law of battery, the influences of capacity and overcharge current on characteristic parameters of flammable fluid overflow to get the evolution process of air shock wave pressure, the influences of overcharge current and battery capacity on ignition position, ignition time and flame structure to obtain the ignition mechanism and flame spreading mechanism of lithium-ion batteries. This proposal aims at controlling the behaviors of explosive and combustion of batteries under extreme conditions, and providing some new ideas for the prevention and emergency treatment of safety accidents of lithium-ion batteries.
锂离子电池能量密度高、循环寿命长、环境友好,市场规模和应用领域不断扩大。频繁发 生的安全事故使其安全问题越来越突出。空气冲击波和可燃流体燃烧是安全事故的两个主要灾 害效应。本课题拟围绕空气冲击波和燃烧火焰形成及演变关键科学问题,从锂离子电池组件反 应历程出发,采用试验与数值模拟相结合的方法,研究过充意外激源作用下锂离子电池爆炸空 气冲击波与可燃流体燃烧火焰在时间和空间上的耦合行为;研究电池组件结构-性能-荷电状态 的关联性,获得电池失效的关键步骤;建立耦合过充电流的三维电热模型,掌握电池本体释热 规律;探索电池容量和过充电流对可燃流体溢出特征参数的影响规律,获得空气冲击波压力演 变规律;探索过充电流和电池容量对可燃流体着火位置、着火时间及火焰结构的影响规律,揭 示电池着火机理和燃烧火焰扩展机制,实现电池在极端条件下发生爆炸燃烧行为的过程调控, 为锂离子电池安全事故的预防和应急处理提供新理论、新思路和新方法。

结项摘要

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Preparation of Al/Ni Reactive Multilayer Foils and its Application in Thermal Battery
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  • DOI:
    10.1002/zaac.201900336
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Zeitschrift fur Anorganische und Allgemeine Chemie
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Zhu Yanli;Geng Jia;Wang Fang;Yan Shi;Zhao Penglong;Meng Qingfen;Wang Jianyong;Wu Qibing
  • 通讯作者:
    Wu Qibing
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Zhiyue Han;Guotong Li;Xin Zeng;Yanli Zhu;Nan Li;Jiatao Zhang;Wanjun Zhao;Q. Jiao
  • 通讯作者:
    Zhiyue Han;Guotong Li;Xin Zeng;Yanli Zhu;Nan Li;Jiatao Zhang;Wanjun Zhao;Q. Jiao
“In-N-out” design enabling high-content triethyl phosphate-based non-flammable and high-conductivity electrolytes for lithium-ion batteries
  • DOI:
    doi.org/10.1007/s11426-023-1803-x
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Science China Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mengchuang Liu;Fenfen Ma;Zicheng Ge;Ziqi Zeng;Qiang Wu;Hui Yan;Yuanke Wu;Sheng Lei;Yanli Zhu;Shijie Cheng;Jia Xie
  • 通讯作者:
    Jia Xie
In-situ assembly of Al-Li-Si alloy powders with enhanced thermal stability and tailored combustion
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2023.172270
  • 发表时间:
    2023-09-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Le,Wei;Zhao,Wanjun;Jiao,Qingjie
  • 通讯作者:
    Jiao,Qingjie
Calculation on surface energy and electronic properties of CoS2
CoS2表面能和电子性质的计算
  • DOI:
    10.1098/rsos.191653
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    ROYAL SOCIETY OPEN SCIENCE
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhu,Yan-li;Wang,Cong-Jie;Wang,Jian-yong
  • 通讯作者:
    Wang,Jian-yong

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