J'ai participé à la 2018 société britannique THT Accélérer Taux calorimètre (Accelerating Rate calorimètre, ARC) formation technologique et de l'application à la fin de Janvier. Lieu de formation, CATL, lithium Air, la Chine Xuan, BYD et d'autres fabricants de batteries lithium-ion grand public domestique ont des gens participer à l'échange et la formation, les fabricants sont très préoccupés par la sécurité de la batterie, et a été largement batterie de tests a adopté des caractéristiques thermiques technologie ARC. maintenant ce résumé de l'étude, et partager avec vous, des erreurs de texte, s'il vous plaît critique.
ARC par le US Dow Chemical Company (Dow Chemical) conçu et développé dans les années 1970, la conception de 80 basé sur le principe adiabatiques par la Columbia Scientific Corporation commercialise un instrument d'analyse thermique. ARC peut fournir un contrôle précis de l'environnement adiabatique dans l'expérience, la température de la température de calorimètre suivre le rythme de l'échantillon, pour simuler les caractéristiques thermiques de la batterie interne lorsque la réaction exothermique lors de la perte tardive, comprendre le fonctionnement réel de l'ARC batterie a les caractéristiques suivantes:
① haute sensibilité, meilleure que DSC 1 ~ 2 ordres de grandeur;
② flexibilité de mesure, ARC peut étudier les composants de la batterie, pour tester différentes tailles et modèles de batteries;
③ résolution différente de la réaction est forte, peut simuler la situation d'emballement thermique, donné des données thermiques précises;
④ peut simultanément obtenir les courbes de température et de pression dans le temps;
⑤ caractéristiques thermiques peuvent être obtenus de nombreux paramètres tels que la température de décomposition initiale, le taux de dégagement de chaleur, la chaleur de réaction, l'énergie d'activation.
Figure 1 Schéma d'équipement ARC du UK THT
. La figure 1 est une photographie dispositif physique ARC, le dispositif comprend un corps de four (four adiabatique) et mettre en œuvre le système de commande comprenant le dispositif de chauffage et la fonction d'isolation thermique du capteur de température. Four adiabatique 3 par la partie du haut, du bas et des compositions périphériques, chacun comprenant une partie supérieure et un fond 2 appareils de chauffage et d'un thermocouple, la périphérie de l'élément chauffant 4 et comprenant un thermocouple, pour commander les températures des régions respectives. ARC environnement adiabatique est réalisée en maintenant la température de la chambre d'échantillon du four et le adiabatique afin d'étudier des échantillons de l'environnement chauffé sous structure interne adiabatique représenté schématiquement sur la Fig.
Figure 2 Diagramme de structure interne de l'ARC
Le chauffage ARC principe de fonctionnement de base - et l'utilisateur final a besoin de régler la température, le gradient de température et la valeur de la sensibilité à la valeur du mode système (HWS) de recherche (figure 3). Le spécimen de test placés dans le four d'isolation thermique de l'échantillon - attente. chambre, le système est tout d'abord chauffé à la température de départ de l'échantillon, et pénètre ensuite dans un état d'attente, et le but est d'échantillonner la température et la consistance du calorimètre atteint un équilibre thermique. après la période d'attente, le mode de recherche, ce mode est réchauffeur ne chauffe pas en comparant la sensibilité du système et un taux d'augmentation de la température prédéfinie (typiquement 0,02 ℃ / min) pour savoir s'il est exothermique, tel que le taux d'augmentation de la température est supérieure à la valeur prédéterminée, l'appareil entre automatiquement en état « de chaleur », la température du système sera, données sur les taux de chauffage et de pression enregistrées au cours de l'ensemble de l'échantillon est toujours à l'état adiabatique, la logique de mode de fonctionnement HWS la figure 4. Si l'instrument est pas détecté réaction exothermique, le système passe automatiquement dans un mode de chauffage, automatique élévation de la température en fonction d'une valeur de gradient de température gradient, commencer une autre série de « chauffage - attendre - Recherche », jusqu'à ce que la température de consigne finale ou jusqu'à ce que le dégagement de chaleur est détectée.
ARC peut être des matériaux positifs et négatifs, température de réaction thermique de l'électrolyte, test de libération de chaleur, vous pouvez lithium-ion matériaux d'électrode positive et négative, étude de sécurité électrolyte pour analyser la cause des batteries lithium-ion runaway thermique. électrolyte dans l'arc de carbone de l'électrode négative peut essais de décomposition thermique du film SEI. addition d'ARC pour la caractérisation thermique du matériau de l'ensemble de cellule extérieure, mais aussi pour les différents types, tailles et utilise une batterie au lithium-ion analyse thermique. Université Tsinghua, laboratoire d'État clé de la sécurité automobile et économie d'énergie Fengxu Ning, qui a publié les résultats de test à grande capacité d'emballement thermique batterie et la puissance quantité de chaleur ARC utilisé dans la première étude internationale. ils ont utilisé test de la technologie ARC de la batterie NMC 25Ah / Gr, le type Une spécification VDA de 26 mm d'épaisseur avec deux cellules en parallèle et deux thermocouples intégrés dans la cellule: une au milieu des deux bobines, une au niveau de la valve de décharge et deux autres sur le boîtier de la pile Un thermocouple, comme le montre la figure 5.
Figure 5 Diagramme de l'emplacement d'installation du thermocouple de batterie d'essai
La cellule dans la chambre échantillon test ARC, quatre thermocouples détecté la température et de la tension de la batterie, la température pendant l'essai, l'évolution de la courbe de temps de tension représenté sur la figure 6. La température maximale se produit dans deux position intermédiaire noyau (Fig. 5 En position 1), est de 853 ° C. Selon la figure 6, il existe plusieurs caractéristiques communes de l'emballement thermique de la batterie:
T1: Température de démarrage de la chaleur auto-générée (généralement supérieure à 100C °)
T2: Le taux d'augmentation de la température commence à baisser
T3: Température de déclenchement de l'emballement thermique (généralement supérieure à 200C °)
T4: la plus haute température d'emballement thermique (500C ° -1000C °)
Figure 6 température de processus d'emballement thermique de la batterie, courbe d'évolution de la tension
Figure 7 points de température correspondant au taux d'augmentation de la température
.. Les caractéristiques de température de la figure 6 et les trois points représentés sur la figure 7 correspondant à chaque vitesse de la température de montée en température, la chaleur NMC processus de test ARC cellulaire incontrôlée peut être divisé en six étapes:
Étape 1: À mesure que la température de chauffage du test continue d'augmenter, la capacité de la batterie diminue, les ions lithium provenant du pôle négatif.
Phase 2: la température atteint T1, l'auto-échauffement de la batterie a commencé à apparaître, à ce stade, la capacité de la batterie continue due à la décomposition à haute température, l'anode un film SEI décomposition simultanée de la solution électrolytique et la surface d'électrode négative de la chaleur générant une réaction continue.
Etape 3: la température atteint T2, comme représenté sur la Figure 7, la diminution du taux d'élévation de température, qui fait partie de l'absorption de chaleur en raison de la dissolution du membranaires.
Étape 4: en raison de la dissolution de la membrane, micro-court-circuit à l'intérieur de la batterie, tandis que la décomposition négative consomme des substances électro-actives, augmentation du taux de hausse de la température.
Etape 5: T3 température a atteint un emballement thermique en raison de l'étendue déclenché la fusion du séparateur, une grande zone de court-circuit intense, accompagné de décomposition du matériau d'électrode positive, la décomposition de la solution électrolytique, d'adhésifs et d'autres réactions de décomposition violente beaucoup de chaleur, la rapidement température la plus élevée. T4 En général, le point de température correspondant à la vitesse de montée en température au-dessus de 1 ° C / s est défini comme T3.
Étape 6: Des réactions résiduelles se produisent causant une petite élévation de température et l'équipement commence à refroidir le processus d'essai.
Figure 8 diagramme de plage de température d'emballement thermique de la batterie
Divers stades de gammes de température et de processus de réaction de la batterie interne correspondante représentée sur la figure 8, est basé sur les caractéristiques de base au-dessus la pile de test commun ARC, la technologie de la batterie CRA est largement utilisé pour étudier les caractéristiques de sécurité thermique. En outre, le test peut également être étendu pour les applications de l'arc, tels que Augmenter les caméras d'imagerie thermique, la pression de réaction en ligne, les tests en ligne de gaz.
