【摘 要】
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锂离子电池是新能源产业发展的重中之重,其功能性能和安全性能越来越受到人们的广泛关注。通过增加电池容量和提高充电速率可以解决汽车续航里程和充电耗时过久的问题,但同时也易引发负极析锂。轻微的负极锂沉积会导致电池异常产热、内阻增大和容量衰减,严重时枝晶状的锂沉积甚至会刺穿隔膜导致电池热失控。本文以商用18650电池为研究对象进行一系列低温析锂测试及交流阻抗特性实验,分析电池从初期析锂到中期析锂的阻抗变化
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锂离子电池是新能源产业发展的重中之重,其功能性能和安全性能越来越受到人们的广泛关注。通过增加电池容量和提高充电速率可以解决汽车续航里程和充电耗时过久的问题,但同时也易引发负极析锂。轻微的负极锂沉积会导致电池异常产热、内阻增大和容量衰减,严重时枝晶状的锂沉积甚至会刺穿隔膜导致电池热失控。本文以商用18650电池为研究对象进行一系列低温析锂测试及交流阻抗特性实验,分析电池从初期析锂到中期析锂的阻抗变化,借助事故树分析法研究在电池单体本质安全中负极析锂对热失控的影响。采用弛豫时间分布法解析电池的交流电化学阻抗谱数据,通过对不同SOC的电池阻抗谱进行研究,结果表明电池阻抗的弛豫时间分布谱可以精准区分固相电解质薄膜阻抗Rsei、负极固液界面电荷转移阻抗Rct1、正极固液界面电荷转移阻抗Rct2及电极内部的固相扩散阻抗。将小倍率充电电流（C/2～1C）,3次低温循环至50%SOC状态的电池定义为初期析锂,12次低温循环的电池定义为中期析锂,设置一系列的低温实验研究电池不同析锂状态的阻抗变化。研究表明,电池从初期析锂到中期析锂,固液界面电荷转移阻抗所受的影响均最大,但也存在明显的转变:初期析锂由于正极微裂纹的影响大于负极二次固相电解质薄膜的增长,正极固液界面阻抗增长率最大,约为45.9%。电池进入中期析锂后负极表面膜进一步加厚,负极固液界面阻抗增长率最大,约为160%。以电池热失控为顶事件,构建电池单体本质安全事故树模型,通过计算基本事件对顶事件的关键重要度探讨负极析锂对电池热失控的影响。最后结合负极析锂引发热失控的失效路径（最小割集）,给出相应的正向开发建议。在电池单体本质安全事故树模型中,除了低热稳定性材料这一导致电池热失控的根本事件外,与负极析锂相关的快充、低温充电及过充电对热失控的影响最大,其关键重要度分别为:0.291,0.176及0.161。
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