1、 1 2300 汉字， 1600 单词 毕业设计（论文）外文译文 学生姓名： 学号： 专业名称： 新能源材料与器件 译文标题（中英文）： 大型 锂离子电池模块内的渗透特性引起的热失控传播过程 译文出处： ACS(美国化学学会 )期刊数据库 指导教师审阅 签名 ： 外文译文正文： 对如今的电动动力系统而言， 锂离子电池是一种很有前途的选择 ，由于其能量密度高，循 环寿命长。然而，意外的是，时不时有关于锂离子电池运用失败的案例，这既令人担忧，也激励了对此更进一步的研 究。锂离子电池的安全性，特别是与热失控相关的隐患，引 起了广泛关注。 锂离子电池应用领域的故障模式基于故障机理大致上可分为三类：机械
2、故障、电化学故障和热故障。 对于一个锂离子电池系统，以上三种模式都有可能引发严重的热危险，因此强制性测试标准，即 SAE-J2464， IEC-62133， QCT-743 及 其他相继成立。 虽然在市场上所有的电池都可以通过这些测试 标准，但风险依然存在。例如，混在电极活性材料中，不能在电极的制造过程中消除的小杂质，可能会导 致短路缺陷之后的孵育时间变长， 因此造成在 TR 时间有些不可预测的点。 内部短路（ ISC）会导致锂离子 电池的严重 TR。许多研究人员研究了 ISC 的机制 ， 四个主要的方法已 被用来模拟 ISC： （ 1）插入金属粒子到电池 ；（ 2）材料发生相变，电池在预定温
3、度下被激活， 介于活性材 料之间； （ 3）缩进用钝杆电池 ；（ 4）用钉或尖峰穿透电池。 钉刺试验长期以来一直用来模拟严峻的 ISC 诱 导机械冲击 ， 钉刺总是导致 TR，被认为是锂离子电池测试中最难以通过的一项测试。 一旦一个 TR 被启动， 严重的会传递到临近单元格，并导致剧烈的热危害。有几种模式正在 18650 个单 元格中用于研究 TR 的传播，模拟实验 结果表明， TR 传播发生在 良好 触 发电池 之间。 实验数据被用于对 TR 传播行为在 18650 个单元格中 进行分析 。然而，仅有少量的模型验证 实验被完成。 对于 TR 的研究，大幅面电池是特别有利的。一方面，大幅面有助
4、于减少单元格 的数量，从而降低了系 统的复杂性 。另一方面，大型 电池更容易受到 TR 的影响，因为它含有更多的存储能量，并且 它的温度分 布 变化 大 。热点可能会导致分离的局部危机，导致 ISC，并且 ISC 可能传播到整个电池造成严重的热危害。 对于大型 锂离子电池， 几年前建立了一个 TR 模型为一个单元格，研究跟一个电池组内的 TR 传播。然而， 实验结果 并未给出 最合理、科学的解释。 本文的目的是分析 在大型锂离子电池模块内 渗透诱导 TR 传播的机制 ， 包括 TR 萌生和扩展的过程 ，了 2 解该机制并深入了解电池组系统的热危害。 单电池的 TR 行为基于 参考文献的报告。在
5、我们的实验中，第一个电池被 TR 穿透触发，则可能触发 TR 传播到后续电池。 温度分布和电压变化 表征了 TR 传播的机制。此 外， TR 传播的物理损害通过实验后拆卸电池模块进行分析。 我们选择 LiNi xCoyMnzO2（ NCM）作为电池 的阴极 ， 因为 NCM 阴极材料 在锂离子电池中 显示出较高的容量 、 良好的热稳定性和较 低的毒性 。 实验： 1、电池 在本文中使用的 25Ah 电池 是由 AE 能源有限公司 用 NCM/石墨电极制成的。电池由两个袋装电池在铝壳外并联而成。微型热电偶插入两个小袋单元之间以测量电池的内部温度， 六个电池形成为穿透诱导 TR传播测试的电池模块。
6、为了避免误解，我们所说的两个包装袋的电池在下面的章节称为“ 电池单元 ”，单个电池称为 “电池”。 2、 电池的 EV-ARC 测试 使用扩展的体积加速量热法将电池加热到 TR（ EV-ARC） ，如文献所述。 一个 EV-ARC 测试遵循 灵敏 度测试方法，并提供热 分析所需要的绝热环境。 所述 EVARC 测试结果用于进一步的分析本文 ，图中 显示了在参考文献中使用的 EV-ARC 测试结果。 3、 电池模块的热失控传播测试 电池模块上的渗透引起的 TR 传输测试使用防爆房间，中国汽车技术研究中心的电池测试实验室（ CATARC）内部渗透测试台进行。六个电池被夹持在一起使用两个钢件保持器
7、，如图 3-b 中所示， Bat i (i2 1,2,3,4,5,6)被用于描述第 i 个 电池的朝向及尖钉钉的方向，而 Bat2 是由 Bat1 加热到 TR 所得。 用 0.6 毫米厚度卡普顿胶带用于包装电 池，以避免通过外壳短路并保持热电偶。 （由石棉制成）的耐热层被插入在电池模块和钢支架之间，以避免过多的热量传递到保持件 。 由于测试的易爆性， 需要 格外小心 ，以确保所涉及的人员和设备的安全。 采用了 相机来 监测实验，以便测试人员可以站在防爆房间外面，以保证安全。 试验后的拆卸工作是在有毒气体由防爆房间内的鼓风机除尽后进行。 根据不同的设置，进行三次测试，如表 1 所列。对于实验号
8、 1 和 2 号电池用连接器，而对于实验 3 号的电池 没有被串联连接。 对电池电压的监测，为监测电压保护电路防止起火，引进了阻燃层，此项只针 对实验 2 号和实验 3 号，不针对实验 1 号。 3 47 热电偶（ TC1eTC47）被放置在选定点的电池组件内，如标记 3b 所示 ，并 总结于表 2 中 。 通过如在图 1 描述的电池内部插入 TC1-TC8，对 电池的内部温度进行监测 ， TC1-TC6 被放置在每个电池的中心 。 此外，两个以上的 TC 分别置于距离内侧 Bat 1（ TC7）和 Bat 2（ TC8） 中心 20 毫米 ，以观察距离电池芯距离的不同所引起的温度的不同。 电
9、极温度是用 TC9-TC18 监测 ， TC19-TC29 放置在平面 A（红色在网络版）和 平面 C 上 ，同时 TC30-TC47 分别 位于平面 B（蓝色） 以及在电池表面的中心。 TC19-TC47 被用来分析电池内的温度分布。 使用 直径 为 8mm 的钉子以 10mm/ s 的速度 穿透 Bat 1。 Bat 1 打穿后， TR 顺序传播到相邻电池，如图4 所示。 对 于 TR 传播行为，包括温度和电压的响应，将在下面的章节进行说明。 结论： 在本文中，我们根据实验数据分析了一个机制，大型锂离子电池模块内的渗透引起的 TR 传播。 对TR 由第一 个 电池的钉子贯入，随后的 TR
10、传播到相邻的电池触发。实验结果导致以下 结论： 我们已首次报道渗透诱导的 TR 传播测 试过程中 大型锂离子电池模块的温度响应。 起始温度（ T 起始，） 将电池芯降至 65-1162 （相对于在文献中的 EV-ARC 的测试结果。 36）， 这是 由于在对 TR 传播状况侧加热。 当 EV-ARC 测试测得的起始温度（ T 起始， ARC）达到大型电池内的任意一点时， TR 将会发生。 此外， 渗透诱发的 TR 传播测试期间，电池内的最大温差（ MTD）可高达 593-792 。 通过电池壳的热传递，通过极连接器以及由 被火烧焦的相邻电池 盖 使电池 被量化 。调查结果得到的结论为， 通过电池壳传递的热量占 传热过程 的主导地位。火烧焦 对 TR 传播影响不大，但可能会导致在位于电池模块上方的配件显著受损。 因此更要注意设法防止 TR 通过电池壳传播 ，保护由 TR 引起的 有关火灾隐患的配件。 我们今后的工作将重点建设一个 TR 传播模型来研究，以防止 大型锂离子电池 TR 传播的所有可能的途径，并且调查该电池在 TR 期间被高温损坏后材料的性能。
