鋰電池?zé)崾Э匮芯康目梢暬治?/h1>
2024-10-28 00:00:00曹馨文浦曉惠付蓮麗趙立宇仝艷民
汽車與新動(dòng)力 2024年7期
摘要：隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，鋰電池的安全性能受到極大的關(guān)注。本文借助CiteSpace 軟件，對(duì)該領(lǐng)域年發(fā)文量、作者共現(xiàn)，以及關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化分析。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)鋰電池?zé)崾Э匮芯康臒岫炔粩嘧吒撸臧l(fā)文量逐年遞增的趨勢(shì)；研究主題由淺入深，從對(duì)外部性能的研究轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)內(nèi)部安全控制的研究；但該領(lǐng)域研究學(xué)者之間尚未形成密切的聯(lián)系，彼此間的交流協(xié)作較少，學(xué)者間應(yīng)加強(qiáng)合作溝通。
關(guān)鍵詞：鋰電池；熱失控；CiteSpace 軟件；可視化分析
0 前言
當(dāng)今社會(huì)，能源短缺與環(huán)境污染成為了全球共同關(guān)心的兩大問(wèn)題，在能源可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)兩大命題之下［1］，世界各國(guó)都將目光投射到新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)。鋰電池由于其儲(chǔ)存能量密度高、自放電率低、高溫適應(yīng)性強(qiáng)、電池質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)而被廣泛使用。隨著鋰電池需求量的不斷增大，針對(duì)其安全性能的研究力度也不斷加強(qiáng)。近年來(lái)，大量的學(xué)者已對(duì)造成鋰電池?zé)崾Э氐娜笠蛩亍獰釣E用、電濫用、機(jī)械濫用，進(jìn)行了細(xì)致的研究。與之相關(guān)的文獻(xiàn)也與日俱增，但缺少對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)的文獻(xiàn)。本文對(duì)已有文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析與總結(jié)，讓我們能更好的把握鋰電池的安全性能，這對(duì)我國(guó)新能源的發(fā)展具有重要意義。
1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法
本研究選用中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為數(shù)據(jù)來(lái)源庫(kù)。通過(guò)高級(jí)檢索，主題為“鋰電池?zé)崾Э亍?，時(shí)間范圍“2014—2023 年”，得到697 條結(jié)果，經(jīng)過(guò)手動(dòng)篩選，排除相關(guān)度低的文獻(xiàn)，最終得到443 篇有效文獻(xiàn)。選擇Refworks 格式將443 篇文獻(xiàn)導(dǎo)出，作為原始數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到CiteSpace6.2.R6 軟件中，得到各類知識(shí)圖譜。通過(guò)可視化分析，對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)的歸納總結(jié)，展現(xiàn)目前的發(fā)展趨勢(shì)和前沿?zé)狳c(diǎn)，以期為后續(xù)的學(xué)者提供參考，拓寬研究視角。
2 作者共現(xiàn)圖譜
作者共現(xiàn)圖譜一定程度上能夠反應(yīng)該領(lǐng)域的主要研究者及各自的合作情況，如圖1 所示。圖中節(jié)點(diǎn)大小反映的是作者的發(fā)文量，節(jié)點(diǎn)越突出說(shuō)明該作者在鋰電池?zé)崾Э匮芯恐械墓铂F(xiàn)頻次越高［2］。圖2 為關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，其中共有257 個(gè)節(jié)點(diǎn)，437 條連線。其中，張青松、陳現(xiàn)濤、賀元驊發(fā)文量最多，占發(fā)文總量的19.14%。根據(jù)賴普斯定律［3］，N = 0.749√Mmax，可算出該領(lǐng)域核心作者的最低發(fā)文數(shù)量N，其中Mmax 為發(fā)文最多作者的發(fā)文數(shù)量。Mmax=20，計(jì)算得N≈4。發(fā)文總量大于等于4 篇的作者有28 人，核心作者發(fā)表文獻(xiàn)總量為189 篇，占全部文獻(xiàn)數(shù)量的42.67%。當(dāng)所有核心作者發(fā)表文獻(xiàn)總量大于或等于全部文獻(xiàn)數(shù)量的50% 時(shí)，則認(rèn)定有核心作者群的形成，而占比42.67% 表明在該鄰域目前還沒(méi)有核心作者群的形成。
由作者共現(xiàn)圖譜（圖1）可知，該領(lǐng)域作者分布呈整體分散但內(nèi)部聚攏的狀態(tài)。形成了以張青松、陳現(xiàn)濤、賀元驊為首的小面積的團(tuán)隊(duì)，但尚未形成大面積的協(xié)作模式。對(duì)核心作者進(jìn)一步進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，以張青松為首的團(tuán)隊(duì)主要是對(duì)隨著電池循環(huán)老化，不同因素對(duì)電池?zé)崾Э厮a(chǎn)氣體的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析；陳現(xiàn)濤團(tuán)隊(duì)主要是對(duì)不同環(huán)境壓力下的電池?zé)崽匦赃M(jìn)行分析；賀元驊、孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)主要是對(duì)鋰電池火災(zāi)的抑制途徑進(jìn)行研究。作者共現(xiàn)圖譜的網(wǎng)絡(luò)密度為0.013 3，說(shuō)明當(dāng)前研究學(xué)者之間的聯(lián)系較為稀疏，研究團(tuán)隊(duì)的力量較為分散，彼此間的交流合作較少。研究學(xué)者應(yīng)打破彼此間的學(xué)識(shí)壁壘，實(shí)現(xiàn)不同研究方向的融會(huì)貫通，形成鋰電池?zé)崾Э匮芯康娜壕坌?yīng)，加速該領(lǐng)域的高效發(fā)展。
3 研究熱點(diǎn)分析
3. 1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)
關(guān)鍵詞能明確而清晰地表達(dá)文獻(xiàn)的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞的分析，我們能夠更好地把握該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)與研究動(dòng)態(tài)。從關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（圖2）中可以看出，節(jié)點(diǎn)有270 個(gè)，連線有630 條，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0175。由圖2 可知，該圖譜呈現(xiàn)出較為緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。除去“ 鋰電池”“ 熱失控”這兩個(gè)關(guān)鍵詞，“動(dòng)力電池”“安全性”“過(guò)充”“荷電狀態(tài)”等為高頻詞匯，說(shuō)明在針對(duì)鋰離子電池的研究中，動(dòng)力電池研究的占比較大；在有關(guān)熱失控特性的研究中，針對(duì)過(guò)充、荷電狀態(tài)的研究占比較大?！皠?dòng)力電池”的研究主要是在不同的工況下建立熱失控模型，分析熱失控特性參數(shù)隨影響因子的變化規(guī)律，進(jìn)而提出相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策?！?過(guò)充”的研究主要是在不同電壓、過(guò)充倍率、溫度條件下進(jìn)行過(guò)充實(shí)驗(yàn)，探究熱失控的溫度變化規(guī)律，探索氣凝膠材料阻止過(guò)充引發(fā)熱失控蔓延的能力。“荷電狀態(tài)”的研究主要是探究不同SOC 下以及某一SOC 點(diǎn)不同產(chǎn)熱量下的熱失控蔓延模型熱行為［4］。
3. 2 關(guān)鍵詞聚類
關(guān)鍵詞聚類可以更加清晰地呈現(xiàn)不同研究主題間的共同特征。通過(guò)淺語(yǔ)意索引算法（LSI）可以得到出關(guān)鍵詞聚類圖譜（圖3）。聚類模塊值Q 和平均輪廓值S 是用來(lái)衡量聚類效果的指標(biāo)［5］。通過(guò)計(jì)算可知，聚類模塊值Q 為0.528 9，大于0.3，表明該聚類結(jié)構(gòu)是較為顯著的；平均輪廓值S 為0.904 4，大于0.7，表明該聚類是可信的。圖4 呈現(xiàn)了圖譜中的前八個(gè)聚類，包括“#0 鋰離子電池”“#1 安全工程”“#2 熱失控傳播”“#3 熱失控抑制”“#4 電動(dòng)汽車”“#5 動(dòng)力電池”“#6 荷電狀態(tài)”“#7 在線分析”。同質(zhì)性>0.5，表明聚類結(jié)果合理［6］。
4 結(jié)語(yǔ)
綜合以上分析，鋰電池?zé)崾Э氐难芯恳呀?jīng)進(jìn)入了較為成熟的深入研究階段。熱失控相關(guān)研究的發(fā)文總量逐年遞增，尤其是近期呈現(xiàn)出猛增的趨勢(shì)。研究學(xué)者之間沒(méi)有形成密切的聯(lián)系，彼此間的交流合作較少。關(guān)鍵詞突現(xiàn)結(jié)果表明，鋰電池?zé)崾Э匮芯壳捌谥饕獋?cè)重于與安全相關(guān)的研究。通過(guò)對(duì)以上知識(shí)圖譜的分析，可以清晰地了解研究熱點(diǎn)的變化，但本次的可視化分析也有一定的局限性。首先是數(shù)據(jù)的來(lái)源較為單一，只采用了中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為數(shù)據(jù)庫(kù)；其次是檢索的時(shí)間范圍較小，手動(dòng)篩選相關(guān)性較低的文章，可能導(dǎo)致最終結(jié)果不夠周密客觀，無(wú)法概括鋰電池?zé)釗p失相關(guān)研究全部的數(shù)據(jù)。
參 考 文 獻(xiàn)
［ 1］ 亓振鋒. 鋰電池?zé)崾Э嘏c引燃特性研究[D]. 天津：天津商業(yè)大學(xué)，2022.
［ 2 ］ 楊婷. 基于CiteSpace 的我國(guó)傳統(tǒng)村落保護(hù)研究知識(shí)圖譜分析[J]. 建筑與文化，2023，（12）：70-72.
［ 3 ］ 宋昕，岳利峰，陳穎等. 基于CiteSpace 的針刺治療卒中后抑郁的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)分析[J].遼寧中醫(yī)雜志，2024，51（2）：11-19.
［ 4 ］ 吳航. 大容量鋰離子電池全荷電狀態(tài)下熱失控特性與建模研究[D]. 上海：上海理工大學(xué)，2022.
［ 5］ 曾欣欣，印晶，黃趁，等. 基于CiteSpace 的茶飲料研究可視化分析[J]. 食品工業(yè)科技，2024，45（13）：38-49.
［ 6 ］ 陳和敏，肖文芳，陳和明，等. 基于CiteSpace 的蘭花保鮮研究進(jìn)展及可視化分析[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2023，39（1）：151-164.
摘要：隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，鋰電池的安全性能受到極大的關(guān)注。本文借助CiteSpace 軟件，對(duì)該領(lǐng)域年發(fā)文量、作者共現(xiàn)，以及關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化分析。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)鋰電池?zé)崾Э匮芯康臒岫炔粩嘧吒撸臧l(fā)文量逐年遞增的趨勢(shì)；研究主題由淺入深，從對(duì)外部性能的研究轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)內(nèi)部安全控制的研究；但該領(lǐng)域研究學(xué)者之間尚未形成密切的聯(lián)系，彼此間的交流協(xié)作較少，學(xué)者間應(yīng)加強(qiáng)合作溝通。
關(guān)鍵詞：鋰電池；熱失控；CiteSpace 軟件；可視化分析
0 前言
當(dāng)今社會(huì)，能源短缺與環(huán)境污染成為了全球共同關(guān)心的兩大問(wèn)題，在能源可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)兩大命題之下［1］，世界各國(guó)都將目光投射到新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)。鋰電池由于其儲(chǔ)存能量密度高、自放電率低、高溫適應(yīng)性強(qiáng)、電池質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)而被廣泛使用。隨著鋰電池需求量的不斷增大，針對(duì)其安全性能的研究力度也不斷加強(qiáng)。近年來(lái)，大量的學(xué)者已對(duì)造成鋰電池?zé)崾Э氐娜笠蛩亍獰釣E用、電濫用、機(jī)械濫用，進(jìn)行了細(xì)致的研究。與之相關(guān)的文獻(xiàn)也與日俱增，但缺少對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)的文獻(xiàn)。本文對(duì)已有文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析與總結(jié)，讓我們能更好的把握鋰電池的安全性能，這對(duì)我國(guó)新能源的發(fā)展具有重要意義。
1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法
本研究選用中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為數(shù)據(jù)來(lái)源庫(kù)。通過(guò)高級(jí)檢索，主題為“鋰電池?zé)崾Э亍?，時(shí)間范圍“2014—2023 年”，得到697 條結(jié)果，經(jīng)過(guò)手動(dòng)篩選，排除相關(guān)度低的文獻(xiàn)，最終得到443 篇有效文獻(xiàn)。選擇Refworks 格式將443 篇文獻(xiàn)導(dǎo)出，作為原始數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到CiteSpace6.2.R6 軟件中，得到各類知識(shí)圖譜。通過(guò)可視化分析，對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)的歸納總結(jié)，展現(xiàn)目前的發(fā)展趨勢(shì)和前沿?zé)狳c(diǎn)，以期為后續(xù)的學(xué)者提供參考，拓寬研究視角。
2 作者共現(xiàn)圖譜
作者共現(xiàn)圖譜一定程度上能夠反應(yīng)該領(lǐng)域的主要研究者及各自的合作情況，如圖1 所示。圖中節(jié)點(diǎn)大小反映的是作者的發(fā)文量，節(jié)點(diǎn)越突出說(shuō)明該作者在鋰電池?zé)崾Э匮芯恐械墓铂F(xiàn)頻次越高［2］。圖2 為關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，其中共有257 個(gè)節(jié)點(diǎn)，437 條連線。其中，張青松、陳現(xiàn)濤、賀元驊發(fā)文量最多，占發(fā)文總量的19.14%。根據(jù)賴普斯定律［3］，N = 0.749√Mmax，可算出該領(lǐng)域核心作者的最低發(fā)文數(shù)量N，其中Mmax 為發(fā)文最多作者的發(fā)文數(shù)量。Mmax=20，計(jì)算得N≈4。發(fā)文總量大于等于4 篇的作者有28 人，核心作者發(fā)表文獻(xiàn)總量為189 篇，占全部文獻(xiàn)數(shù)量的42.67%。當(dāng)所有核心作者發(fā)表文獻(xiàn)總量大于或等于全部文獻(xiàn)數(shù)量的50% 時(shí)，則認(rèn)定有核心作者群的形成，而占比42.67% 表明在該鄰域目前還沒(méi)有核心作者群的形成。
由作者共現(xiàn)圖譜（圖1）可知，該領(lǐng)域作者分布呈整體分散但內(nèi)部聚攏的狀態(tài)。形成了以張青松、陳現(xiàn)濤、賀元驊為首的小面積的團(tuán)隊(duì)，但尚未形成大面積的協(xié)作模式。對(duì)核心作者進(jìn)一步進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，以張青松為首的團(tuán)隊(duì)主要是對(duì)隨著電池循環(huán)老化，不同因素對(duì)電池?zé)崾Э厮a(chǎn)氣體的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析；陳現(xiàn)濤團(tuán)隊(duì)主要是對(duì)不同環(huán)境壓力下的電池?zé)崽匦赃M(jìn)行分析；賀元驊、孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)主要是對(duì)鋰電池火災(zāi)的抑制途徑進(jìn)行研究。作者共現(xiàn)圖譜的網(wǎng)絡(luò)密度為0.013 3，說(shuō)明當(dāng)前研究學(xué)者之間的聯(lián)系較為稀疏，研究團(tuán)隊(duì)的力量較為分散，彼此間的交流合作較少。研究學(xué)者應(yīng)打破彼此間的學(xué)識(shí)壁壘，實(shí)現(xiàn)不同研究方向的融會(huì)貫通，形成鋰電池?zé)崾Э匮芯康娜壕坌?yīng)，加速該領(lǐng)域的高效發(fā)展。
3 研究熱點(diǎn)分析
3. 1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)
關(guān)鍵詞能明確而清晰地表達(dá)文獻(xiàn)的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞的分析，我們能夠更好地把握該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)與研究動(dòng)態(tài)。從關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜（圖2）中可以看出，節(jié)點(diǎn)有270 個(gè)，連線有630 條，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0175。由圖2 可知，該圖譜呈現(xiàn)出較為緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。除去“ 鋰電池”“ 熱失控”這兩個(gè)關(guān)鍵詞，“動(dòng)力電池”“安全性”“過(guò)充”“荷電狀態(tài)”等為高頻詞匯，說(shuō)明在針對(duì)鋰離子電池的研究中，動(dòng)力電池研究的占比較大；在有關(guān)熱失控特性的研究中，針對(duì)過(guò)充、荷電狀態(tài)的研究占比較大?！皠?dòng)力電池”的研究主要是在不同的工況下建立熱失控模型，分析熱失控特性參數(shù)隨影響因子的變化規(guī)律，進(jìn)而提出相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策?！?過(guò)充”的研究主要是在不同電壓、過(guò)充倍率、溫度條件下進(jìn)行過(guò)充實(shí)驗(yàn)，探究熱失控的溫度變化規(guī)律，探索氣凝膠材料阻止過(guò)充引發(fā)熱失控蔓延的能力。“荷電狀態(tài)”的研究主要是探究不同SOC 下以及某一SOC 點(diǎn)不同產(chǎn)熱量下的熱失控蔓延模型熱行為［4］。
3. 2 關(guān)鍵詞聚類
關(guān)鍵詞聚類可以更加清晰地呈現(xiàn)不同研究主題間的共同特征。通過(guò)淺語(yǔ)意索引算法（LSI）可以得到出關(guān)鍵詞聚類圖譜（圖3）。聚類模塊值Q 和平均輪廓值S 是用來(lái)衡量聚類效果的指標(biāo)［5］。通過(guò)計(jì)算可知，聚類模塊值Q 為0.528 9，大于0.3，表明該聚類結(jié)構(gòu)是較為顯著的；平均輪廓值S 為0.904 4，大于0.7，表明該聚類是可信的。圖4 呈現(xiàn)了圖譜中的前八個(gè)聚類，包括“#0 鋰離子電池”“#1 安全工程”“#2 熱失控傳播”“#3 熱失控抑制”“#4 電動(dòng)汽車”“#5 動(dòng)力電池”“#6 荷電狀態(tài)”“#7 在線分析”。同質(zhì)性>0.5，表明聚類結(jié)果合理［6］。
4 結(jié)語(yǔ)
綜合以上分析，鋰電池?zé)崾Э氐难芯恳呀?jīng)進(jìn)入了較為成熟的深入研究階段。熱失控相關(guān)研究的發(fā)文總量逐年遞增，尤其是近期呈現(xiàn)出猛增的趨勢(shì)。研究學(xué)者之間沒(méi)有形成密切的聯(lián)系，彼此間的交流合作較少。關(guān)鍵詞突現(xiàn)結(jié)果表明，鋰電池?zé)崾Э匮芯壳捌谥饕獋?cè)重于與安全相關(guān)的研究。通過(guò)對(duì)以上知識(shí)圖譜的分析，可以清晰地了解研究熱點(diǎn)的變化，但本次的可視化分析也有一定的局限性。首先是數(shù)據(jù)的來(lái)源較為單一，只采用了中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為數(shù)據(jù)庫(kù)；其次是檢索的時(shí)間范圍較小，手動(dòng)篩選相關(guān)性較低的文章，可能導(dǎo)致最終結(jié)果不夠周密客觀，無(wú)法概括鋰電池?zé)釗p失相關(guān)研究全部的數(shù)據(jù)。
參 考 文 獻(xiàn)
［ 1］ 亓振鋒. 鋰電池?zé)崾Э嘏c引燃特性研究[D]. 天津：天津商業(yè)大學(xué)，2022.
［ 2 ］ 楊婷. 基于CiteSpace 的我國(guó)傳統(tǒng)村落保護(hù)研究知識(shí)圖譜分析[J]. 建筑與文化，2023，（12）：70-72.
［ 3 ］ 宋昕，岳利峰，陳穎等. 基于CiteSpace 的針刺治療卒中后抑郁的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)分析[J].遼寧中醫(yī)雜志，2024，51（2）：11-19.
［ 4 ］ 吳航. 大容量鋰離子電池全荷電狀態(tài)下熱失控特性與建模研究[D]. 上海：上海理工大學(xué)，2022.
［ 5］ 曾欣欣，印晶，黃趁，等. 基于CiteSpace 的茶飲料研究可視化分析[J]. 食品工業(yè)科技，2024，45（13）：38-49.
［ 6 ］ 陳和敏，肖文芳，陳和明，等. 基于CiteSpace 的蘭花保鮮研究進(jìn)展及可視化分析[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2023，39（1）：151-164.
