【摘 要】
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随着新能源汽车的快速发展,锂离子电池的安全问题显得愈发重要,内短路是影响锂电池安全的重点和难点问题。内短路类型复杂多样,并且涉及多个相互耦合的物理场。针对当前不同类型内短路相关研究不够系统,不够充分的问题,亟需对不同类型的内短路进行系统的研究;而因为内短路是一个涉及多个物理场的问题,因此在发生内短路时候,各个物理场之间的相互耦合关系也需要进一步揭示。本文以NCM111软包锂离子电池为研究对象,利用
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随着新能源汽车的快速发展,锂离子电池的安全问题显得愈发重要,内短路是影响锂电池安全的重点和难点问题。内短路类型复杂多样,并且涉及多个相互耦合的物理场。针对当前不同类型内短路相关研究不够系统,不够充分的问题,亟需对不同类型的内短路进行系统的研究;而因为内短路是一个涉及多个物理场的问题,因此在发生内短路时候,各个物理场之间的相互耦合关系也需要进一步揭示。本文以NCM111软包锂离子电池为研究对象,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件进行建模,针对不同类型的内短路的对比问题以及内短路发生时各个物理场之间的相互耦合关系问题,进行了以下研究:1.在锂电池发生内短路时,根据正负极参与的部分不同,将内短路分为正极-负极、正极-铜（负集流体）、铝（正集流体）-负极和铝-铜四种类型。从热、电、物质输运特性三个方面,对四种不同类型的内短路进行了对比研究,研究发现:不同类型内短路的根本区别在于短路电阻的不同,短路电阻越小,短路电流越大,电池电压下降越快;短路部分的产热能力和散热能力共同决定了短路部分热量积累多少和电池最高温度高低。综合比较,铝-负极内短路短路位置温度最高,最容易触发电池副反应引起热失控,因此其危险性最高。2.以铝-铜内短路为研究对象,研究内短路发生时电池的热、电、物质输运三个物理场之间的相互耦合关系。电池内短路是涉及多个物理场的复杂物理现象,各个物理场之间通过温度等参数相互影响。3.电池针刺内短路属于外部机械作用导致的内短路。针对这一内短路类型,分析了针刺内短路在热、电、物质输运方面的特性,并对针刺内短路引发电池内部的副反应进行了研究。同时研究了短路电阻、刺针半径、刺针导热系数、刺入速度、电池初始SOC和电池的隔膜厚度等主要参数对电池针刺内短路特性的影响。
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