锂离子电池组热失控预测预警与主动防控关键技术及应用

成果编号：39738

价格：面议

完成单位：南京工业大学

单位类别：其他高校

完成时间：2020年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：能源环保

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发布人：王志荣离线

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本项目来源于国家自然科学基金项目“新能源汽车动力电池组热失控的连锁反应机制、临界判断及液氮抑制机理”（51874184）等5个项目资助[详见附件二：项目立项任务书/合同/协议]。坚持基础研究、技术及产品开发与工程应用相结合，紧紧围绕锂离子电池热失控预测预警与主动防控等问题，从三个方面开展了研究工作：以单体锂离子电池热失控机理、电池组间热失控传播规律及其影响因素、电池热失控产物危害、热失控临界判据等为主要内容，开展了理论基础研究，为技术与产品开发提供理论支撑；以三级预警温度、热失控诱发标志性气体及预警临界判据、过热单电池检测与定位、液氮抑制锂离子电池热失控等为主要研究内容，进行了技术与产品开发，为工程应用提供技术支撑；以红外探测、气体探测、火焰探测、电池定位、热失控早期预警等为主要内容，进行了工程应用。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术、新产品

合作方式：技术咨询、技术服务

参与活动：第二届江苏产学研合作对接大会 2023年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 13 项
已授权专利,其中:发明专利 9 项
专利号:
2020100862
PCT/CN2019/090044
ZL.201410713524.5
ZL.201510015352.9
ZL.201510487357.2
ZL.201710608148.7
ZL.202010284197.1
ZL.201210378790.8
ZL.201210382546.9
CN201711401706.9
CN201811391161.2
CN201911362171.8

成果简介

成果概况

创新要点

（1）揭示了锂离子电池热失控及传播机理和抑制规律。建立了热失控的温度临界条件、判据；研究了热失控产气过程及其气体成分变化规律；探索了液氮对热失控的影响机制；（2）提出了热失控预测预警方法。建立了电池组内过热单电池定位及报警方法；建立了热失控过程的温度和气体安全预警方法；（3）研发了热失控主动防控技术。研发了电池组热失控冷却降温的新型相变材料；提出了相变材料用量计算方法；开发了液氮降温灭火技术。（4）集成开发了锂离子电池仓库热失控预测预警与主动防控系统。基于上述成果，结合红外温度监控、视频监控、火焰报警、微信报警等技术，集成开发了热失控预测预警与主动防控系统，并进行了工程应用。

主要技术指标

（1）50℃、100℃、120℃三级点温度预警。（2）当电池表面温度50℃≤T＜100℃时，达到三级预警条件，黄色预警灯亮，自主研制的石蜡、膨胀石墨、活性炭质量比率为20：4：1的一级复合相变材料吸热抑制温升。（3）当100℃≤T＜120℃时，达到二级预警条件，橙色预警灯亮，自主研制的聚乙二醇1500、甲基纤维素质量比率为1.5：1的二级复合相变材料吸热抑制温升。（4）当T≥120℃或火焰传感器检测到火焰时，达到一级预警条件，红色预警灯亮，蜂鸣器报警，电磁阀自动打开，喷淋低温液氮对电池进行降温或灭火处理。（5）采用红外温度场监控器进行30℃场温度监控，并与微信关联进行报警；当CO/H2浓度超过120ppm或感知到火焰时，以0.04MPa出口压力对锂离子电池进行喷淋液氮降温或灭火，可迅速降温或灭火并抑制复燃。（6）定位电池组内过热单电池时，使用不同融化温度的柔性薄膜材料，探测电池过热时使用融化温度70~80℃的聚氯乙烯塑料薄膜，探测锂离子电池热失控时使用110~120℃的聚乙烯塑料薄膜。

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