【摘 要】
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相比新鲜电池，锂离子电池在全生命周期内的安全性研究更值得关注。以寿命初期（BOL）与寿命末期（EOL）两种状态下的大尺寸方型铝壳磷酸铁锂动力电池为研究对象，先分析了BOL和EOL电池在比热容、热导率、材料热稳定性以及直流内阻方面的差异，再详细对比了电池在过放电、过充电、外部短路、加热、针刺、挤压等安全性能的差异。结果表明，相比BOL电池，EOL电池比热容由1.088 J/（g·℃）降低为1.065
【机 构】
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中国科学院化学研究所中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2019YFC1907800）； 天津市科技计划项目（20YFYSGX00050）；
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相比新鲜电池，锂离子电池在全生命周期内的安全性研究更值得关注。以寿命初期（BOL）与寿命末期（EOL）两种状态下的大尺寸方型铝壳磷酸铁锂动力电池为研究对象，先分析了BOL和EOL电池在比热容、热导率、材料热稳定性以及直流内阻方面的差异，再详细对比了电池在过放电、过充电、外部短路、加热、针刺、挤压等安全性能的差异。结果表明，相比BOL电池，EOL电池比热容由1.088 J/（g·℃）降低为1.065 J/（g·℃）；电池高度、宽度、厚度方向的热导率分别从25.84 W/（m·K）、21.21 W/（m·K）、1.05 W/（m·K）降低为22.20 W/（m·K）、18.44 W/（m·K）、1.00 W/（m·K）；负极材料和电解液的放热峰向低温偏移，121℃附近出现固体电解质界面膜分解放热峰，嵌锂石墨层间化合物、电解液和粘结剂间的反应放热焓由1019J/g减小为841J/g。安全性方面，EOL电池过放电产气更多，厚度鼓胀大；过充电产气更多，防爆阀提前7%荷电态开启；外部短路电流无法熔断转接片，电池将持续放电至过放态，产气鼓胀严重；针刺无烟雾释放、防爆阀未开启，安全性大幅提升，加热引发热失控的温度差别不大，其他安全测试项差异较小。研究结果丰富了锂离子电池全生命周期内安全性能的研究，有助于电池单体、模组及系统热失控防护设计。
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