过充条件下磷酸铁锂电池力学特性分析与安全阀优化设计

作者：尹康涌; 陶风波

来源：电源技术, 2023, 47(12): 1609-1615.

• 磷酸铁锂电池
• 过充
• 压力膨胀
• 安全阀
• 压印形状

磷酸铁锂电池因具有宽工作温度范围、长循环寿命而被广泛应用于电动汽车和电网储能领域，然而过充等滥用工况下的电池安全问题仍是遏制其发展的主要因素。过充等滥用会引发电池严重变形，且会挤压相邻电池。基于锂离子电池过充产热产气特性，建立了热-气-固耦合模型实现铝壳电池的压力膨胀。结果表明，当内部压力为400～800kPa时，3003-H14铝壳最大壳体位移为5.7～10.0 mm。此外，模拟了不同材质和不同压印形状安全阀的断裂失效。仿真结果表明，具有圆形压印的Al1050-O铝合金安全阀初始断裂压力比MFX2铝合金小193.76 kPa；十字形压印安全阀的断裂压力比圆形压印小，且断裂位置在压印中心；半圆形压印安全阀的断裂压力最小，断裂位置在顶部圆弧附近。采用十字形压印或半圆形压印的安全阀能够使铝壳电池在较小的内部压力下释放气体。模型和仿真结果可为提高电池安全性提供数值支撑。