航空锂电池热失控防护与结构轻量化分析

摘要

航空锂电池在热失控过程中产生的高温喷射物可能导致电池包顶部结构失效，对机上周围设备、线路和结构的热冲击危害极大.基于自主搭建的电池热冲击包容性实验平台，研究不同荷电状态（SOC）下锂电池热失控对电池包顶板的高温与冲击影响；比较分析了有机、无机防火涂层在锂电池热失控高温和压力冲击下的被动防护效果，计算预测了涂覆涂层后电池包结构设计的轻量化程度.结果表明，100%SOC电池发生热失控时，1.0 mm厚度的铝板受冲击后发生穿孔，1.5 mm厚的铝板未发生穿孔实现有效包容；涂覆有机涂层E85S15B3、E80S20和无机涂层APB3后的电池包顶板在电池热冲击下仍保持结构完整性，且板材表面的峰值温度分别下降了93.8%、90.7%和90.0%;1.0 mm厚顶板材料分别涂覆0.5 mm厚有机涂层E85S15B3、E80S20以及无机涂层APB3后，与无涂层3.0 mm厚顶板材料对于高温危害的防护效果相同，重量分别减轻了62.95%、61.63%、62.19%，轻量化效果显著.

关键词

热失控 / 包容 / 防火涂层 / 防护 / 轻量化

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2025YFF1502100）; 深圳市科技计划资助项目（KJZD20240903100707011）; 天津市航空装备安全性与适航技术创新中心开放基金资助项目（JCZX-2024-KF-03）