矿用锂离子电池针刺时热点形成和热点传播机制研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

锂离子电池与其他电池相比，具有显著的优越性，其电压高，放电平稳，比功率高，使用温度范围宽，现已经在人们的生活中得到了广泛的应用。锂离子电池在电动汽车和矿山机械中也有大量的应用，但锂离子电池在使用过程中仍然存在不可忽视的安全问题，由于其高能量密度，在内部短路情况下极易发生燃烧或爆炸等危险事故，给人和设备安全带来了极大的危害。

内部短路对电池的危害极大，为了模拟电池在内部短路时的安全状况，一般通过针刺测试来评估和模拟内部短路状况，判断电池是否出现冒烟，燃烧等现象，通过针刺测试中的温度观测和现象分析，可以在一定程度上快捷评价电池体系的安全性能。

国内外锂离子电池针刺测试的研究还较少，属于新兴的研究方向。李会峰，庞静，卢世刚等分析了锂离子电池在多种滥用条件下的试验现象，如过充，针刺，热冲击，挤压等，并分析了对应情形下的反应机理；王青松，孙金华等分析了锂离子电池安全性特点，并建立了热模型；魏洪兵，宋杨，王彩娟，赵永等对锂离子电池内部短路实验方法进行了比较，比较了针刺实验，重物撞击实验，挤压实验，强制内部短路实验，钝针实验，nasa方法和棒挤压等实验的不同；c.h.doh等则对licoo₂锂离子电池进行了针刺和重物撞击实验，分析了热失控发生的部位随时间的变化；和祥运，张海林，李艳等分析了电池内短路产生的原因，研究了锂离子电池的针刺测试及影响因素，分析了荷电状态，正极材料，隔膜种类，钢针刺入速度等因素对电池能否通过测试的影响；刘仕强，王芳，樊彬，张振鼎和裴峰等研究了针刺速度对动力锂离子电池安全性的影响，以不同的穿刺速度进行针刺试验，分析试验过程中电池电压和表面温度的变化，研究不同针刺速度对电池安全性的影响：实验结果表明，针刺速度对圆柱型电池的针刺安全性影响较小，而软包电池随着针刺速度的提高，热失控的可能性提高。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容、目标：

（1）了解锂离子电池内短路带来的危害，可能带来的巨大损失以及可以采取的安全措施；

（2）掌握锂离子电池针刺时，导致热失控发生的反应；了解发生的化学反应的类型，条件和剧烈程度；

3. 研究计划与安排

第1周到第2周：阅读锂离子电池安全方面的文献，包括锂离子电池的基本知识、锂离子电池热失控机理和锂离子电池热滥用模式，阅读锂离子电池针刺试验方面的文献，了解针刺试验进行的目的，试验设置和需测量的物理量等知识。

第3周到第4周：准备开题报告，翻译外文文献，并准备毕业实习，撰写毕业实习报告。

第5周到第6周：学习试验仪器的使用方法，确定针刺试验细节，如：电池的针刺位置，针刺方向，针刺速度，热电偶的粘贴位置，电池电压，电流密度的测量方法等细节。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 黄可龙,王兆翔,刘素琴.锂离子电池原理与关键技术[m].北京:化学工业出版社,2008.

[2] 孙金华,丁辉.化学物质热危险性评价[m].北京:科学出版社,2005.

[3] 张明轩,冯旭宁,欧阳明高,卢兰光,王芳,樊彬.三元锂离子动力电池针刺热失控实验与建模[j].汽车工程,2015,37(7):743-750.