鋰離子電池安全性評(píng)估的ARC測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析
王莉，薛鋼，何向明
清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院，北京100084；蘇州瑪瑞柯測(cè)試科技有限公司，江蘇 蘇州 215000；
摘 要：鋰離子電池安全性能可以通過電池?zé)崾Э剡^程的量熱分析來進(jìn)行定性和定量評(píng)估。電池在不同溫度下的放熱速率及累計(jì)放熱量是衡量電池?zé)岱€(wěn)定性的參數(shù)。動(dòng)力電池的量熱分析通過絕熱加速量熱儀進(jìn)行。本文主要介紹加速量熱儀的測(cè)試原理和方法、數(shù)據(jù)分析方法，并對(duì)電池安全程度的評(píng)估方法提出了建議。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池；安全性；熱失控；量熱分析；評(píng)估方法
近年來鋰離子電池，尤其是電動(dòng)車動(dòng)力電池安全事故頻發(fā)[1-6]。如何解決鋰離子電池的安全隱患，以及如何評(píng)估鋰離子電池的安全程度一直是業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)話題[7-16]。
鋰離子電池的安全性研究可以分為如下領(lǐng)域：① 電池?zé)崾Э貦C(jī)理研究[17-31]，包括電池發(fā)生安全性事故的原因，熱失控的發(fā)生及演變規(guī)律；② 電池安全程度的測(cè)試評(píng)估方法與標(biāo)準(zhǔn)[32-42]，主要研究如何對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試能夠科學(xué)體現(xiàn)電池的安全性，以及采用哪些指標(biāo)或者參數(shù)來評(píng)估電池的相對(duì)安全程度；③ 提高電池安全程度的技術(shù)[43-51]，包括電池關(guān)鍵材料的熱穩(wěn)定性研究及改進(jìn)，可提高電池安全性的功能性添加劑，電池設(shè)計(jì)和熱管理；④ 電池安全可靠性的測(cè)試評(píng)估方法與模型，主要研究電池（尤其是動(dòng)力電池）發(fā)生安全性事故的概率，包括如何指征電池產(chǎn)品的可靠性，以及采用何種模型評(píng)估電池的可靠性，如何提升電池的可靠性等等。作者將在后續(xù)文章中重點(diǎn)討論安全可靠性的相關(guān)問題。
在鋰離子電池安全性的研究中，離不開一個(gè)物理量——溫度，電池的“溫度”顯示了電池的熱狀態(tài)，其本質(zhì)是電池產(chǎn)熱和傳熱的結(jié)果。因此，研究電池的熱特性，即電池在不同狀態(tài)下的產(chǎn)熱和傳熱特性，是我們深刻認(rèn)識(shí)電池內(nèi)部發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)的主要途徑。熱特性也反映了電池的熱安全性。
由于動(dòng)力電池的安全性本質(zhì)上是熱安全，其程度可以用電池的熱特性來進(jìn)行評(píng)估，因此在電池安全性研究中，量熱儀是最主要的手段[52-64]。最常用的量熱儀是加速量熱儀（accelerating rate calorimeter，ARC）[42]。ARC是聯(lián)合國(guó)推薦使用的用于危險(xiǎn)品評(píng)估的新型熱分析儀器，可以提供絕熱條件下化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間-溫度-壓力數(shù)據(jù)。ARC基于絕熱原理設(shè)計(jì)，可使用較大的樣品量，靈敏度高，能精確測(cè)得樣品熱分解初始溫度、絕熱分解過程中溫度和壓力隨時(shí)間的變化曲線，尤其是能給出差示掃描量熱法（differential scanning calorimetry，DSC）和差熱分析法（differential thermal analysis，DTA）等無法給出的物質(zhì)在熱分解時(shí)的壓力緩慢變化過程[65]。在進(jìn)行電池?zé)崽匦匝芯繒r(shí)，人們?cè)诖嘶A(chǔ)上增加了電壓和電阻監(jiān)測(cè)，使得ARC可同步提供電池?zé)崾Э厍昂蟮碾娞匦?，為人們認(rèn)識(shí)電池?zé)崾Э剡^程提供了更豐富的信息。
本文主要介紹ARC的測(cè)試原理、樣品電池的測(cè)試方法、數(shù)據(jù)分析方法，并建議了安全性的評(píng)估方法。
1.ARC測(cè)試原理和方法
ARC通過精確的溫度跟蹤，避免被測(cè)樣品與環(huán)境的熱量交換，從而可以提供一個(gè)近似絕熱的環(huán)境，主要對(duì)被測(cè)樣品的放熱行為進(jìn)行測(cè)試分析。利用ARC，能夠模擬電池內(nèi)部熱量不能及時(shí)散失時(shí)放熱反應(yīng)過程的熱特性，使反應(yīng)更接近于真實(shí)反應(yīng)過程，從而獲得熱失控條件下表觀放熱反應(yīng)的動(dòng)力學(xué) 參數(shù)。
1.1 加速量熱儀特點(diǎn)
由于采用熱電偶進(jìn)行溫度采集，熱量補(bǔ)償采用溫度跟蹤模式，采用密閉腔體，因此ARC具有以下特點(diǎn)：① 測(cè)量靈敏度高。溫度測(cè)試及控制靈敏度高達(dá)0.005 ℃/ min 甚至更高）；② 測(cè)試靈活。不同尺寸的量熱腔可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)材料、電池、模組的熱特性測(cè)試，并能模擬電池內(nèi)部熱失控的環(huán)境，測(cè)試得到精確的熱數(shù)據(jù)；③ 能同步獲得多種數(shù)據(jù)。例如可以直觀地給出溫度、壓力、電壓、電阻隨時(shí)間變化的曲線，到可靠的動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)分析得到初始分解溫度、放熱速率、反應(yīng)熱、活化能、壓力，并結(jié)合電信號(hào)對(duì)電池內(nèi)發(fā)生的物理機(jī)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行推斷。
1.2 加速量熱儀工作原理及樣品測(cè)試方法
首先將待測(cè)樣品上固定好熱電偶，熱電偶的位置取決于測(cè)試目的。然后將待測(cè)樣品放入量熱腔內(nèi)，量熱腔做好密閉處理。之后對(duì)ARC工作站進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，包括自定義起始溫度（start temperature）、升溫步階（step temperature）、等待時(shí)間（wait time）、終止溫度（end temperature）等，隨即即可啟動(dòng)測(cè)試。
ARC工作時(shí)采用“加熱（heat）-等待（wait）-搜尋（seak）”模式來探測(cè)樣品的放熱反應(yīng)，簡(jiǎn)稱H-W-S模式。ARC從起始溫度開始對(duì)樣品進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升高一個(gè)步階后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入等待模式；等待模式是為了讓樣品、樣品容器和量熱腔三者達(dá)到熱平衡，使系統(tǒng)更精確的搜尋到樣品的自放熱反應(yīng)；等待過程結(jié)束后，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入搜尋模式，對(duì)樣品溫升速率進(jìn)行探測(cè)，系統(tǒng)自設(shè)靈敏度為0.02 ℃/min，如果搜尋到樣品的升溫速率大于0.02 ℃/min，那么系統(tǒng)判定樣品出現(xiàn)自放熱，進(jìn)入絕熱模式，記錄自放熱速率（self-heating rate，SHR），并始終保持量熱儀的溫度與樣品溫度同步，避免樣品熱散失，提供絕熱環(huán)境，追蹤樣品的放熱反應(yīng)。此時(shí)樣品溫度的升降只與自身的反應(yīng)有關(guān)。如果升溫速率小于0.02 ℃/min，那么ARC將以設(shè)定升溫步階繼續(xù)對(duì)樣品加熱，運(yùn)行H-W-S模式，直到在某個(gè)溫度下出現(xiàn)自放熱的情況或加熱達(dá)到終止溫度。ARC工作流程及內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖1(a)和1(b)所示。
圖1(c)為ARC的絕熱測(cè)試原理。外殼溫度始終保持與樣品溫度相等，則樣品與外界就沒有熱傳遞。因此，通過內(nèi)外溫度差為零，人為制造絕熱環(huán)境。
除了測(cè)試熱失控，利用ARC可以提供絕熱環(huán)境的特點(diǎn)，將ARC與直流恒流源、充放電設(shè)備聯(lián)用，可以測(cè)試電池的比熱容及充放電過程的絕熱溫升。
圖1 ARC工作流程（a），內(nèi)部結(jié)構(gòu)（b），絕熱原理（c）示意圖
Fig.1 Principle (a) , internal structure (b) and adiabatic principal (c) diagram of ARC
2 測(cè)試方法及步驟
2.1 材料熱失控測(cè)試
使用ARC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極材料、電解液等的熱穩(wěn)定性能測(cè)試。測(cè)試方法如下。
選擇潔凈的樣品球（或管）稱量其質(zhì)量。稱取一定量的被測(cè)樣品（空氣或水分敏感材料需要在惰性氣氛手套箱內(nèi)完成）于樣品球（或管）中，將樣品球（或管）安裝于量熱腔中，測(cè)溫?zé)犭娕脊潭ㄓ跇悠非颍ɑ蚬埽┩獗砻?，如需同步監(jiān)測(cè)壓力，將壓力傳感器安裝于樣品球（或管）的進(jìn)樣口即可，示意圖見圖1。如不需要監(jiān)測(cè)壓力，可如圖2安裝。
圖2 ARC測(cè)試材料熱失控時(shí)的樣品安裝方法
Fig.2 Sample installation for thermal runaway test of material in ARC
檢查連接線路無誤后，啟動(dòng)測(cè)試軟件，設(shè)置起始溫度、升溫步階（建議5 ℃）、等待時(shí)間（建議15～30 min）、終止溫度等，開始測(cè)試，直至達(dá)到測(cè)試終止溫度，設(shè)備開啟降溫模式，待溫度降到室溫，測(cè)試完成。
2.2 電池?zé)崾Э販y(cè)試
使用ARC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的熱穩(wěn)定性能測(cè)試。其工作原理同2.1材料熱失控測(cè)試，但操作更為簡(jiǎn)單：通過夾具將電池固定在量熱腔內(nèi)部，測(cè)溫?zé)犭娕脊潭ㄓ陔姵乇砻妫扇鐖D3所示。可以通過電壓采集設(shè)備同步監(jiān)測(cè)電池開路電壓變化。
圖3 ARC測(cè)試電芯熱失控的樣品安裝示例
Fig.3 Sample installation for thermal runaway test of single battery in ARC
檢查連接線路無誤后，啟動(dòng)測(cè)試軟件，設(shè)置起始溫度、升溫步階（建議5 ℃）、等待時(shí)間（30～60 min）、終止溫度等，開始測(cè)試，直至達(dá)到測(cè)試終止溫度，設(shè)備開啟降溫模式，待溫度降到室溫，測(cè)試完成。
圖4 方形電池加熱片打包方式
Fig.4 Package of prismatic batteries and a polyimide heating sheet
圖4是對(duì)方形電池（軟包或金屬殼）常用的打包方式。選取和電池最大面尺寸接近的加熱片[圖4(a)]，將加熱片用導(dǎo)熱性能良好的鋁箔膠帶粘貼到兩塊電池的中間組成“三明治”結(jié)構(gòu)的“電池包”[圖4(b)]，然后將“電池包”懸置到量熱腔中（可采用懸掛或支架的方式，圖5），在電池外表面黏貼熱電偶，以監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)過程中電池溫度變化。
圖5 電池懸掛于量熱腔中
Fig.5 A battery is suspended in the calorimeter
圖6是圓柱形電池（如18650電池）的常用打包方式。選取合適尺寸的加熱片，將加熱片粘貼到“電池包”之間，測(cè)試過程中監(jiān)控電池外表面溫度變化。
圖6 圓柱形電池加熱片打包示例
Fig.6 Package of cylindrical batteries and a polyimide heating sheet
將“電池包”放置于量熱腔中的支架上（圖7），檢查好線路連接無誤后，啟動(dòng)加速量熱儀。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的溫度均衡，待電池與量熱腔的溫度均達(dá)到起始溫度附近，且溫度保持一致（一般要求電池和腔體環(huán)境溫差不超過0.2 ℃），將加速量熱儀切換到“Exotherm模式”，開啟直流恒流源，通過調(diào)節(jié)加熱功率，使得電池溫升速率在0.1～0.2 ℃/min并保持不變，直至達(dá)到測(cè)試終止溫度。
圖7 比熱容測(cè)試電池于量熱腔中
Fig.7 A battery Cp is tested in the calorimeter
對(duì)于自帶“CPU模塊”（比熱容測(cè)試模塊）的加速量熱儀，可以通過“CPU模塊”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加熱功率的調(diào)節(jié)，操作比較簡(jiǎn)單，不贅述。
2.4 電池充放電產(chǎn)熱特性測(cè)試
加速量熱儀與充放電設(shè)備聯(lián)用可以實(shí)現(xiàn)電池充放電過程中絕熱溫升、產(chǎn)熱功率、能量等性能的測(cè)試。
將電池與充放電設(shè)備連接好，放置于量熱腔中（圖8），檢查連接回路無誤后，啟動(dòng)加速量熱儀。
圖8 ARC測(cè)試充放電產(chǎn)熱特性時(shí)的樣品電池安裝示例
Fig.8 Sample installation for measurement of battery thermal behavior during charging and discharging using ARC
經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的溫度均衡，待電池與量熱腔的溫度均達(dá)到起始溫度附近，且溫度保持一致（一般要求電池和腔體環(huán)境溫差不超過0.2 ℃），將加速量熱儀切換到“Exotherm模式”，開始對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試，直至充放電結(jié)束或達(dá)到保護(hù)溫度。
加速量熱儀與充放電設(shè)備分別記錄測(cè)試過程中電池溫度和電壓數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以得到電池在充放電過程中溫度、產(chǎn)熱功率和產(chǎn)熱能量等 信息。
3 ARC測(cè)試數(shù)據(jù)分析方法
3.1 比熱容測(cè)試。
在電池?zé)峥毓芾碇?，電池的比熱容Cp是一個(gè)很重要的參數(shù)，它可以將電池的溫升（ΔT）與能量（Q）通過公式
鋰離子電池安全性評(píng)估的ARC測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析
聯(lián)系起來，因而在考察電池充放電過程中熱效應(yīng)之前，首先需對(duì)電池的比熱容Cp進(jìn)行測(cè)定。
本課題利用加速量熱儀提供絕熱環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池比熱容Cp的測(cè)定。理論上電池的比熱容是隨溫度變化的函數(shù)Cp(T)，但由于電池測(cè)試溫度范圍很窄，因而認(rèn)為在電池測(cè)試溫度區(qū)間內(nèi)電池的比熱容是一個(gè)定值，從實(shí)際測(cè)試得到的溫度-時(shí)間（T-t）曲線也證明了我們這一定值假設(shè)是切合實(shí)際的。
使用加速量熱儀測(cè)試18650型號(hào)電池的比熱容，需要將6只電池打包成一個(gè)“電池包”，聚酰亞胺加熱片夾入“電池包”中，加熱片用于給“電池包”提供穩(wěn)定的加熱功率?！半姵匕钡摹巴庖隆睘殇X箔膠帶，其特點(diǎn)是導(dǎo)熱性能良好，不會(huì)影響“電池包”與量熱腔間的熱量交換。測(cè)試所用“電池包”照片如圖6所示。
把電池包從常溫恒功率加熱到45 ℃左右。根據(jù)加熱時(shí)間和功率，可計(jì)算出加熱量。再根據(jù)電池包質(zhì)量和溫升，便可以計(jì)算出電池的比熱容。例如，圖6電池包為240 g，加熱恒功率為0.7 W，80 min內(nèi)電池包溫度升高14.88 ℃，則電池包的比熱容為0.935 J/(g·K)。
3.2 安全性測(cè)試。
ARC安全性測(cè)試數(shù)據(jù)中，最基本的是溫度時(shí)間（T-t）曲線，顯示了電池從自加熱開始到熱失控的熱特性。由于在絕熱環(huán)境下測(cè)試，因此數(shù)據(jù)揭示的是電池的固有熱特性。
圖9 電池?zé)崽匦詼囟?時(shí)間曲線
Fig.9 Temperature-time curve of a battery thermal characteristics
圖9顯示了典型的電池?zé)崽匦訲-t曲線。曲線測(cè)試條件是：首先對(duì)電池加熱，升溫步階為5 ℃，然后停止加熱，等待使電池和量熱強(qiáng)溫度一致，然后進(jìn)行搜尋，如果搜尋到電池的升溫速率大于0.02 ℃/min，那么系統(tǒng)判定電池發(fā)生自放熱，進(jìn)入絕熱模式。如果在一定時(shí)間內(nèi)，沒有檢測(cè)到電池的升溫速率大于0.02 ℃/min，則繼續(xù)升溫步階5 ℃，然后檢測(cè)升溫速率，依次反復(fù)。如果電池升溫速率持續(xù)大于0.02 ℃/min，則設(shè)備持續(xù)跟蹤電池溫度。電池升溫速率持續(xù)大于0.02 ℃/min，并開始持續(xù)升溫，這時(shí)電池被認(rèn)定為開始自加熱，開始自加熱的溫度稱為“起始溫度”，如圖9中的T0，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)記為t1。T0揭示了電池內(nèi)部的熱穩(wěn)定性，T0越高說明電池的熱穩(wěn)定性越好。電池開始自加熱后，溫度逐步升高，會(huì)進(jìn)一步引發(fā)電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生更多的熱量，繼而持續(xù)推高電池的溫度。當(dāng)電池的溫升速率達(dá)到1 ℃/min時(shí)，可以認(rèn)為是熱失控的開始，此時(shí)的溫度稱為Tc，時(shí)間標(biāo)記為t2。定性地說，Tc越高說明電池的安全性越好。Δt=t2-t1的時(shí)間越長(zhǎng)也說明電池的安全性越好。
因此，從評(píng)價(jià)電池安全性的角度出發(fā)，自加熱起始溫度T0、熱失控臨界溫度Tc、熱失控醞釀時(shí)間Δt是3個(gè)非常重要的參數(shù)，利用這3個(gè)參數(shù)，可以從電池?zé)岱€(wěn)定性的角度來評(píng)價(jià)電池的安全性。
4.利用ARC數(shù)據(jù)對(duì)電池進(jìn)行安全性評(píng)估
對(duì)于電池的熱穩(wěn)定性來說，電池自加熱的起始溫度T0和熱失控溫度Tc是兩個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)。大多數(shù)電池的T0在90～95 ℃，也有低至60 ℃的，高的可達(dá)130 ℃以上。Tc一般在130～135 ℃，也有低至120 ℃的，高的可達(dá)150 ℃以上。另一個(gè)參數(shù)是熱失控過程時(shí)間Δt，時(shí)間間隔越長(zhǎng)，說明自加熱過程緩慢，熱穩(wěn)定性相對(duì)較好，此時(shí)間一般從30 min到幾十個(gè)小時(shí)不等。為了比較不同電池的安全性，作者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)提出如下建議來評(píng)估電池的安全性。先把T0、Tc、Δt的值變換成“計(jì)分”，然后三項(xiàng)加和為電池的安全性評(píng)估得分。
計(jì)分的原則是T0以50 ℃為零點(diǎn)，每增加1 ℃加1分；Tc以120 ℃為零點(diǎn)，每增加1 ℃加1分；Δt為30 min計(jì)1分。
如果測(cè)試過程監(jiān)測(cè)到多次自放熱情況。例如，監(jiān)測(cè)到自放熱（0.02 ℃/min）后，進(jìn)入絕熱模式，當(dāng)產(chǎn)熱結(jié)束但是還沒有達(dá)到截止溫度，測(cè)試會(huì)重新進(jìn)入加熱-等待模式，繼續(xù)監(jiān)測(cè)到下一個(gè)自放熱，再進(jìn)入絕熱模式。如果同一個(gè)測(cè)試過程中出現(xiàn)多次這樣的過程，則T0是第一次監(jiān)測(cè)到自放熱時(shí)的溫度，而t1的計(jì)算起點(diǎn)是從最后一次監(jiān)測(cè)到自放熱開始計(jì)算。因此，電池的安全程度的計(jì)算公式如式(3)
安全性=T0+Tc+2Δt-170 （3）
式中T0和Tc的單位是℃，Δt的單位是小時(shí)。
根據(jù)測(cè)試積累的經(jīng)驗(yàn)，安全性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)建議如下：60以下為很差（不合格），60～120為一般（合格），120～200分為較好，200分以上為很好。按上述標(biāo)準(zhǔn)，圖9中T0、Tc、Δt分別為90 ℃、128 ℃、14好，計(jì)分分別為40、28和28，合計(jì)為76分，電池安全性評(píng)估為合格。
表1為部分典型測(cè)試結(jié)果。由于目前測(cè)試結(jié)果還有限，不能得出電池安全性程度的規(guī)律性的結(jié)論，因此略去了電池的信息，以免引起誤解。
表1 典型測(cè)試結(jié)果
Fig.1 Typical results
鋰離子電池安全性評(píng)估的ARC測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析
表1結(jié)果展示了幾款商品鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性的情況?？梢钥闯觯约訜崞鹗紲囟葟?8 ℃到107 ℃的差別，熱失控溫度從140℃～207℃的差別，而熱失控過程時(shí)間從3小時(shí)到近30小時(shí)的差別。市場(chǎng)上的鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性差別是非常大的。
該方法的實(shí)用性在于可以為不同的電池的安全程度提供一個(gè)相對(duì)的評(píng)價(jià)方法，并對(duì)其安全程度進(jìn)行排序。
由于電池在不同荷電狀態(tài)（SOC）下的安全性不同，因此比較電池的安全程度，需要注明其SOC。
下一步需要積累更多的數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)，研究電池組成、包裝形式、制造工藝等對(duì)熱穩(wěn)定性的影響規(guī)律。同時(shí)進(jìn)一步修正安全性程度的評(píng)估方法。以便此鋰離子電池安全性程度的評(píng)估方法能夠更好地為行業(yè)發(fā)展服務(wù)。
5.結(jié)語(yǔ)
鋰離子電池的安全性評(píng)估是一件復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中又含電池本征安全程度的評(píng)估和電池安全可靠性的評(píng)估。本文提出一種可以重復(fù)的具有科學(xué)基礎(chǔ)的測(cè)試評(píng)估方法，即采用電池自加熱起始溫度T0、熱失控臨界溫度Tc、熱失控醞釀時(shí)間Δt三個(gè)參數(shù)作為電池安全程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并建議了這些參數(shù)的加權(quán)計(jì)分評(píng)估方法。希望本文能夠“拋磚引玉”，為電池本征安全程度的評(píng)估研究提供新的思路及可行方案。
致 謝
感謝“清華大學(xué)-張家港氫能與先進(jìn)鋰電技術(shù)聯(lián)合研究中心”支持。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]方謀, 趙驍, 陳敬波, 等. 從波音787電池事故分析大型動(dòng)力電池組的安全性[J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2014, 3(1): 42-46.
FANG Mou, ZHAO Liao, CHEN Jingbo, et al. A case study of Japan airlines B-787 battery fire[J]. Energy Storage Science and Technology, 2014, 3(1): 42-46.
[2]方謀, 趙驍, 王要武, 等. 隔膜和電解質(zhì)對(duì)電動(dòng)車電池模塊安全性影響[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2014, 2: 48-52.
FANG Mou, ZHAO Xiao, WANG Yaowu, et al. The effect of diaphragm and electrolyte on the safety of electric vehicle battery modules [J]. Advanced Material Industry, 2014, 2: 48-52.
[3]方謀, 趙驍, 李建軍, 等. 電動(dòng)車用鋰離子蓄電池模塊的安全性問題[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2014, 3: 45-48.
FANG Mou, ZHAO Xiao, LI Jianjun, et al. Safety of lithium ion battery modules for electric vehicles[J]. Advanced Material Industry, 2014, 3: 45-48.
[4]趙驍, 方謀, 王要武, 等. 電動(dòng)車用鋰離子蓄電池模塊安全性之正負(fù)極材料[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2014, 5: 35-39.
ZHAO Xiao, FANG Mou, WANG Yaowu, et al. Safety of lithium ion battery module for electric vehicle: anode and cathode materials[J]. Advanced Material Industry, 2014, 5: 35-39.
[5]方謀, 趙驍, 王要武, 等. 電動(dòng)車用鋰離子蓄電池模塊安全性之熱失控[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2013, 8: 48-51.
FANG Mou, ZHAO Liao, WANG Yaowu, et al. Safety of lithium ion battery module for electric vehicle: thermal runaway[J]. Advanced Material Industry, 2013, 8: 48-51.
[6]方謀, 趙驍, 李建軍, 等. 電動(dòng)車用鋰離子蓄電池模塊安全性之內(nèi)短路[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2013, 10: 26-29.
FANG Mou, ZHAO Xiao, LI Jianjun, et al. Safety of lithium ion battery module for electric vehicle: Internal short-circuit[J]. Advanced Material Industry, 2013, 10: 26-28.
[7]張干, 王莉, 李建軍, 等. 大型動(dòng)力鋰離子電池及其熱模型發(fā)展概況[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2016, 9: 36-40.
ZHANG Gan, WANG Li, LI Jianjun, et al. Development of large power lithium-ion batteries and thermal models[J]. Advanced Material Industry, 2016, 9: 36-40.
[8]王浩, 楊聚平, 王莉, 等. 鋰離子電池的安全性問題[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2012, 9: 88-94.
WANG Hao, YANG Juping, WANG Li, et al. Safety of lithium ion batteries[J]. Advanced Material Industry, 2012, 9: 88-94.
[9]何向明, 馮旭寧, 歐陽(yáng)明高. 車用鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2016, 34(6): 32-38.
HE Xiangming, FENG Xuning, OUYANG Minggao. Safety of vehicle lithium ion power battery system, science and technology review[J]. Science & Technology Review, 2016, 34(6): 32-38.
[10]LIU Xiang, REN Dongsheng, HSU Hungjen, et al. Thermal runaway of lithium-ion batteries without internal short circuit[J]. Joule, 2018, 2: 1-18.
[11]REN Dongsheng, LIU Xiang, FENG Xuning, et al. Model-based thermal runaway prediction of lithium-ion batteries from kinetics analysis of cell components[J]. Applied Energy, 2018, 228: 633-644.
[12]FENG Xuning, HE Xiangming, LU Languang, et al. Analysis on the fault features for internal short circuit detection using an electrochemical-thermal coupled model[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2018, 165(2): A155-A167.
[13]FENG Xuning, PAN Yue, HE Xiangming, et al. Detecting the internal short circuit in large-format lithium-ion battery using model-based fault-diagnosis algorithm[J]. Journal of Energy Storage, 2018, 18: 26-39.
[14]ZHENG Siqi, WANG Li, FENG Xuning, et al. Probing the heat sources during thermal runaway process by thermal analysis of different battery chemistries[J]. Journal of Power Sources, 2018, 378: 527-536.
[15]FENG Xuning, OUYANG Minggao, LIU Xiang, et al. Thermal runaway mechanism of lithium ion battery for electric vehicles: A review[J]. Energy Storage Materials, 2018, 10: 246-267.
[16]REN Dongsheng, FENG Xuning, LU Languang, et al. An electrochemical-thermal coupled overcharge-to-thermal-runaway model for lithium ion battery[J]. Journal of Power Sources, 2017, 364: 328-340.
[17]FENG Xuning, LU Languang, OUYANG Minggao, et al. A 3D thermal runaway propagation model for a large format lithium ion battery module[J]. Energy, 2016, 115: 194-208.
[18]OUYANG Minggao, FENG Xuning, HAN Xuebing, et al. A dynamic capacity degradation model and its applications considering varying load for a large format Li-ion battery[J]. Applied Energy, 2016, 165: 48-59.
[19]WU Peng, JAN R, FENG Xuning, et al. Thermal runaway propagation within module consists of large format Li-ion cells[C]//Proceedings of SAE-China Congress 2015: Selected Papers, Volume 364 of the series Lecture Notes in Electrical Engineering, 2015: 117-123.
[20]OUYANG Minggao, ZHANG Mingxuan, FENG Xuning, et al. Internal short circuit detection for battery pack using equivalent parameter and consistency method[J]. Journal of Power Sources, 2015, 294: 272-283.
[21]FENG Xuning, HE Xiangming, OUYANG Minggao, et al. Thermal runaway propagation model for designing a safer battery pack with 25 Ah LiNixCoyMnzO2 large format lithium ion battery[J]. Applied Energy, 2015, 154: 74-91.
[22]FENG Xuning, SUN Jing, OUYANG Minggao, et al. Characterization of penetration induced thermal runaway propagation process within a large format lithium ion battery module[J]. Journal of Power Sources, 2015, 275: 261-273.
[23]FENG Xuning, SUN Jing, OUYANG Minggao, et al. Characterization of large format lithium ion battery exposed to extremely high temperature[J]. Journal of Power Sources, 2014, 272: 457-467.
[24]FENG Xuning, FANG Mou, HE Xiangming, et al. Thermal runaway features of large format prismatic lithium ion battery using extended volume accelerating rate calorimetry[J]. Journal of Power Sources, 2014, 255: 294-301.
[25]ZHANG Mingxuan, DU Jiuyu, LIU Lishuo, et al. Internal short circuit trigger method for lithium-ion battery based on shape memory alloy[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2017, 164(13): A3038-A3044.
[26]ZHANG Mingxuan, LIU Lishuo, ANNA S, et al. Fusing phenomenon of lithium-ion battery internal short circuit[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2017, 64(12): A2738-A2745.
[27]謝瀟怡, 王莉, 何向明, 等. 鋰離子動(dòng)力電池安全性問題影響因素[J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2017, 6(1): 43-51.
XIE Xiaoyi, WANG Li, HE Xiangming, et al. The safety influencing factors of lithium batteries[J]. Energy Storage Science and Technology, 2017, 6(1): 43-51.
[28]金慧芬, 王榮, 高俊奎. 商業(yè)化鋰離子電池的熱穩(wěn)定性研究[J]. 電源技術(shù), 2007(1): 23-25+33.
JIN Huifen, WANG Rong, GAO Junkui. Study on thermal stability of commercial Li-ion battery[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2007 (1): 23-25+33.
[29]李士俊, 金慧芬, 高俊奎. 鋰離子電池用鈷系正極材料熱穩(wěn)定性研究[J]. 電源技術(shù), 2008, 32(12): 848-850.
LI Shijun, JIN Huifen, GAO Junkui. Study on the thermal stability of cobalt-based positive materials for Li-ion cell[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2008, 32(12): 848-850.
[30]王青松, 孫金華, 何理. 鋰離子電池安全性特點(diǎn)及熱模型研究[J]. 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù), 2005(3): 19-21.
WANG Qingsong, SUN Jinhua, HE Li. Research on the safety characteristics and thermal model for lithium-ion batteries[J]. Journal of Safety andTechnology, 2005(3): 19-21.
[31]羅英, 呂桃林, 張熠霄, 等. 老化對(duì)磷酸鐵鋰電池在絕熱條件下的產(chǎn)熱影響[J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2017, 6(2): 237-242.
LUO Ying, LV Taolin, ZHANG Yixiao, et al. Influence of aging on the heat-release of the lithium ion phosphate battery under adiabatic conditions[J]. Energy Storage Science and Technology, 2017, 6(2): 237-242.
[32]王莉, 孫敏敏, 何向明. 鋰離子電池安全性設(shè)計(jì)淺析[J]. 電池工業(yè), 2017, 21(2): 36-39.
WANG Li, SUN Minmin, HE Xiangming. A brief review of the design of safety characteristics of Li-ion batteries[J]. Chinese Battery Industry, 2017, 21(2): 36-39.
[33]劉恒偉, 李建軍, 謝瀟怡, 等. 大尺寸三元鋰離子動(dòng)力電池過充電安全性研究[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2015, 3: 48-52.
LIU Hengwei, LI Jianjun, XIE Xiaoyi, et al. Study on overcharge safety of large size lithium ion power battery[J]. Advanced Material Industry, 2015, 3: 48-52.
[34]魏本建, 魯懷敏, 朱紅萍, 等. 軟包裝鋰離子動(dòng)力電池生熱速率測(cè)算方法研究[J]. 電源技術(shù), 2017, 41(11): 1550-1552+1568.
WEI Benjian, LU Huaimin, ZHU Hongping, et al. Study on measuring and calculating method for heat generation rate of soft-packed lithium-ion power battery [J]. Chinese Journal of Power Sources, 2017, 41(11): 1550-1552+1568.
[35]王莉, 李建軍, 高劍, 何向明. 鈷酸鋰正極鋰離子電池的過充電安全性[J]. 電池, 2012, 42(6): 299-301.
WANG Li, LI Jianjun, GAO Jian, HE Xiangming. Overcharge safety of Li-ion battery with lithium cobalt oxide cathode[J]. Battery Bimonthly, 2012, 42(6): 299-301.
[36]李建軍, 王莉, 高劍, 等. 動(dòng)力鋰離子電池的安全性控制策略及其試驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào), 2012, 3(2): 151-157.
LI Jianjun, WANG Li, GAO Jian, et al. Safety control strategy of large format Li-ion batteries and test verification[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2012, 3(2): 151-157.
[37]王莉, 李建軍, 何向明. 動(dòng)力鋰離子電池安全性熱失控控制策略[C]//第16屆全國(guó)固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨下一代能源材料與技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文摘要集, 2012: 1.
WANG Li, LI Jianjun, HE Xiangming. Thermal runaway control strategy for power lithium-ion battery safety[C]//Abstracts of Papers from the 16th National Symposium on Solid-state Ionics and the International Symposium on Next Generation Energy Materials and Technology, 2012: 1.
[38]李建軍, 何向明, 王莉, 等. 水下航行器用高安全性動(dòng)力電池研制[C]//第29屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集, 2011: 1.
LI Jianjun, HE Xiangming, WANG Li, REN Jianguo, LIU Zhixiang. Development of high safety power batteries for underwater vehicles[C]//Proceedings of the 29th Annual Conference on Chemical and Physical Power Sources, 2011: 1.
[39]李慧芳, 李飛. 鋰離子電池的可逆及不可逆產(chǎn)熱測(cè)試[J]. 電源技術(shù), 2016, 40(11): 2128-2131.
LI Huifang, LI Fei. Determination of reversible and irreversible heat production of cylindrical Li-ion cell during charge and discharge process[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2016, 40(11): 2128-2131.
[40]張明杰, 楊凱, 段舒寧, 等. 高能量密度鎳鈷鋁酸鋰/鈦酸鋰電池體系的熱穩(wěn)定性研究[J]. 高電壓技術(shù), 2017, 43(7): 2221-2228.
ZHANG Mingjie, YANG Kai, DUAN Shuning, et al. Thermal stability of high energy density LiNi0.815Co0.15Al0.035O2/Li4Ti5O12 battery [J]. High Voltage Engineering, 2017, 43(7): 2221-2228.
[41]陳俊燕, MARTYN Ottaway, STELIOS More. 加速量熱儀對(duì)鋰離子蓄電池安全性能的評(píng)估[J]. 電源技術(shù), 2007(1): 19-22.
CHEN Junyan, MARTYN Ottaway, STELIOS More. Evaluation on safety performance of Lithium ion battery by Accelerating rate calorimeter[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2007 (1): 19-22.
[42]傅智敏, 黃金印, 錢新明, 等. 加速量熱儀在物質(zhì)熱穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用[J]. 火災(zāi)科學(xué), 2001, 10(3): 149-153.
FU Zhimin, HUANG Jinyin, QIAN Xinming, et al. The research of thermal stability of chemicals by accelerating rate calorimeter[J]. Fire Safety Science, 2001, 10(3): 149-153.
[43]錢冠男, 王莉, 楊聚平, 等. 雙馬來酰亞胺及其聚合物在鋰離子電池中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].科學(xué)通報(bào), 2013, 58(32): 3239-3245.
QIAN Guannan, WANG Li, YANG Juping, et al. Advances in the application of bismaleimide and its polymers in li-ion batteries[J]. Chinese Science Bulletin, 2013, 58(32): 3239-3245.
[44]王丹, 高劍, 李建軍, 等. LiCoO2表面原位包覆AlPO4及性能研究[J]. 電源技術(shù), 2012, 3: 310-312.
WANG Dan, GAO Jian, LI Jianjun, et al. In situ-coating LiCoO2 with AlPO4 and its performance[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2012, 3: 310-312.
[45]劉榛, 尚玉明, 王莉, 何向明. 環(huán)三磷腈在鋰離子電池中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù), 2016, 5(2): 181-187.
LIU Zhen, SHANG Yuming, WANG Li, HE Xiangming. Research progress of cycle phosphazenes applied in lithium ion batteries[J]. Energy Storage Science and Technology, 2016, 5(2): 181-187.
[46]周冉冉, 何向明, 尚玉明, 李建軍. 高分散納米Al2O3改性復(fù)合電解質(zhì)隔膜的性能[J]. 電池, 2016, 46(5): 235-238.
ZHOU Ranran, HE Xiangming, SHANG Yuming, LI Jianjun. Performance of composite electrolyte separator modified with highly dispersed nano-Al2O3[J]. Battery Bimonthly, 2016, 46(5): 235-238.
[47]QIAN Guannan, WaNG Li, SHANG Yuming, et al. Polyimide binder: A facile way to improve safety of lithium ion batteries[J]. Electrochimica Acta, 2016, 187: 113-118.
[48]YANG Juping, ZHANG Yufeng, ZHAO Peng, et al. In-situ coating of cathode by electrolyte additive for high-voltage performance of lithium-ion batteries[J]. Electrochimica Acta, 2015, 158: 202-208.
[49]ZHANG Sen, CAO Jiang, SHANG Yuming, et al. Nanocomposite polymer membrane derived from nano TiO2/PMMA and glass fiber nonwoven: High thermal endurance and cycle stability in lithium ion battery applications[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3: 17697-17703.
[50]趙青, 張倩, 范鏡敏, 等. 四丁基六氟磷酸銨作為鋰離子電池阻燃添加劑的研究[J]. 電化學(xué), 2017, 23(4): 435-440.
ZHAO Qing, ZHANG Qian, FAN Jingmin, et al. Tetrabutylammonium hexafluorphosphate as flame retardant additive for lithium-ion batteries[J]. Journal of Electrochemistry, 2017, 23(4): 435-440.
[51]錢新明, 周波. 絕熱加速量熱儀研究鋰離子電池電解液熱安全性[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 2005, 5(2): 106-111.
QIAN Xinming, ZHOU Bo. Application of accelerating rate calorimeter on thermal safety of lithium-ion battery electrolytes [J]. Journal of Safety and Environment, 2005, 5(2): 106-111.
[52]劉恒偉, 李建軍, 謝瀟怡, 等. 加速量熱儀在鋰離子電池?zé)釡y(cè)試中的應(yīng)用[J]. 集成技術(shù), 2015, 4(1): 51-59.
LIU Hengwei, LI Jianjun, XIE Xiaoyi, et al. Application of accelerating calorimeter in the lithium-ion battery thermal test[J]. Journal of Integration Technology, 2015, 4(1): 51-59.
[53] 王浩, 李建軍, 王莉, 等. 絕熱加速量熱儀在鋰離子電池安全性研究方面的應(yīng)用[J]. 新材料產(chǎn)業(yè), 2013, 1: 53-58.
WANG Hao, LI Jianjun, WANG Li, et al. Application of accelerating rate calorimeter in safety research of lithium ion batteries[J]. Advanced Material Industry, 2013, 1: 53-58.
[54]張松通, 李萌, 邱景義, 余仲寶. 鋰離子電池大倍率放電熱特性研究[J]. 電源技術(shù), 2016, 40(11): 2132-2133.
ZHANG Songtong, LI Meng, QIU Jingyi, YU Zhongbao. Study on thermal properties of high-power lithium ion battery discharging at high rate[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2016, 40(11): 2132-2133.
[55]孫秋娟, 馮麗華, 王青松, 等. 脈沖放電過程中鋰離子電池的熱行為分析[J]. 工程熱物理學(xué)報(bào), 2017, 38(9): 2038-2043.
SUN Qiujuan, FENG Lihua, WANG Qingsong, et al. The thermal response of lithium titanate battery during pulse discharge [J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2017, 38 (9): 2038-2043.
[56]張武壽, 張中良. 在線測(cè)量電池充放電過程熱功率的量熱計(jì)[J]. 合成化學(xué), 2007(S1): 113-114.
ZHANG Wushou, ZHANG Zhongliang. An on-line calorimeter for measuring the thermal power of a battery during charging and discharging [J]. Chinese Journal of Synthetic Chemistry, 2007 (S1): 113-114.
[57]邱景義, 余仲寶, 李萌. 高功率鋰離子電池?zé)崽匦匝芯縖J]. 電源技術(shù), 2015, 39(1): 40-42.
QIU Jingyi, YU Zhongbao, LI Meng. Thermal properties of high-power lithium ion batteries[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2015, 39(1): 40-42.
[58] 莊宗標(biāo), 徐秀娟, 姚卿敏, 鄧霞. 加速量熱儀在鋰離子電池?zé)岚踩阅芊矫娴难芯縖J]. 電子質(zhì)量, 2015(4): 4-8.
ZHUANG Zongbiao, XU Xiujuan, YAO Qingmin, DENG Xia. Reaearch of accelerating rate calorimeter on thermal safety performance of lithium-ion[J]. Electronics Quality, 2015 (4): 4-8.
[59]李慧芳, 黃家劍, 李飛, 高俊奎. 鋰離子電池在充放電過程中的產(chǎn)熱研究[J]. 電源技術(shù), 2015, 39(7): 1390-1393+1481.
LI Huifang, HUANG Jiajian, LI Fei, GAO Junkui. Study on heat production of lithium ion batteries during charge and discharge process[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2015, 39(7): 1390-1393+1481.
[60]鄒翠, 吳耿, 曾冬銘. 差分加速量熱儀在熱失控動(dòng)力學(xué)研究中的應(yīng)用[J]. 徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 30(3): 53-58.
ZOU Cui, WU Geng, ZENG Dongming. On the application of differential accelerating rate calorimeter in thermal runaway dynamics[J]. Journal of Xuzhou Institute of Technology (Natural Sciences Edition), 2015, 30(3): 53-58.
[61]祝夏雨, 張浩, 邱景義, 等. 軟包鋰硫電池?zé)崽匦猿醪窖芯縖J]. 電池工業(yè), 2017, 21(6): 31-33.
ZHU Xiayu, ZHANG Hao, QIU Jingyi, et al. Study on thermal properties of lithium-sulfur pouch cells[J]. Chinese Battery Industry, 2017, 21(6): 31-33.
[62]樊彬, 劉磊, 王芳, 王洪慶. 一種三元鋰動(dòng)力電池電化學(xué)-熱耦合特性研析[J]. 電源技術(shù), 2018, 42(6): 769-773.
FAN Bin, LIU Lei, WANG Fang, WANG Hongqing. Study on electrochemical and thermal coupling characteristics of the ternary Li-ion traction battery[J]. Chinese Journal of Power Sources, 2018, 42 (6): 769-773.
[63]李奇, 楊朗, 楊暉. 鋰離子電池在循環(huán)過程中的產(chǎn)熱研究[J]. 電源技術(shù), 2008(9): 606-610.
LI Qi, YANG Lang, YANG Hui. Investigation of the heat production of Li-ion batteries during cycling [J]. Chinese Journal of Power Sources, 2008 (9): 606-610.
[64]張廣源, 李志華, 金韶華, 等. 加速絕熱量熱儀用于含能材料熱分解研究進(jìn)展[J]. 兵器裝備工程學(xué)報(bào), 2016, 37(4): 85-88+94.
ZHANG Guangyuan, LI Zhihua, JIN Shaohua, et al. Accelerating rate calorimeter and its application in thermal decomposition investigation of energetic materials[J]. Journal of Ordnance Equipment Engineerin Journal of Ordnance Equipment Engineering, 2016, 37(4): 85-88+94.
[65]https://baike.baidu.com/.
（來源：電動(dòng)汽車資源網(wǎng)EV江湖 何向明）
