Ich nahm an den 2018 britischen THT Unternehmen Accelerating Rate Calorimeter (Accelerating Rate Calorimeter, ARC) Technologie und Anwendung Training am Ende Januar. Ausbildungsort, CATL, Air Lithium, China Xuan, BYD und andere inländischen Mainstream-Lithium-Ionen-Batterie-Hersteller haben die Menschen beteiligen sich an den Austausch und die Ausbildung sind die Hersteller sehr besorgt über die Sicherheit der Batterie und ist mit Ihnen, Text Fehler, bitte Kritik weithin Testbatterie thermischen Eigenschaften ARC-Technologie angenommen. nun zu dieser Studie Zusammenfassung und teilen.
ARC von der US-Firma Dow Chemical Company (Dow Chemical) entworfen und in den 1970er Jahren entwickelt, 80er Entwurf basiert auf dem adiabatischen Prinzip von der Columbia Scientific Corporation vermarktet ein Thermoanalyseinstrument. ARC eine präzise Steuerung der adiabatische Umgebung bieten kann in dem Versuch, hält die Temperatur der Kalorimeter Temperatur Schritt mit der Probe, die thermischen Eigenschaften der internen Batterie zu simulieren, wenn die exotherme Reaktion während der späten Verlustes, den realen Betrieb der Batterie ARC hat die folgenden Eigenschaften verstehen:
① hohe Empfindlichkeit, besser als DSC 1 ~ 2 Größenordnungen;
② Messung Flexibilität, ARC kann die Batterie-Komponenten zu untersuchen, um verschiedene Größen und Modelle von Batterien zu testen;
③ starke Reaktion unterschiedlicher Auflösung, um thermal runaway Lage, präzise thermische Analysedaten zu simulieren;
④ kann gleichzeitig die Temperatur- und Druckkurven über die Zeit erhalten;
⑤ thermische Eigenschaften können viele Parameter, wie anfängliche Zersetzungstemperatur, die Geschwindigkeit der Wärmefreisetzung, Reaktionswärme, die Aktivierungsenergie erreicht werden.
Abbildung 1 UK THT ARC-Ausrüstungsdiagramm
Fig. 1 ist eine physikalische Photographie einer ARC-Einheit, bestehend aus einem Ofenkörper mit einer Heizvorrichtung und einem Temperatursensor und einem Steuersystem für adiabatischen Betrieb. Der Ofen besteht aus einem Oberteil, einem Umfang und einem Boden 3 Teile, die jeweils 2 enthalten Heizungen und ein Thermoelement, der Umfang des Heizers 4 und ein Thermoelement umfasst, für die Temperaturen der jeweiligen Bereiche zu steuern. ARC adiabatische Umgebung werden, indem die Temperatur der Probenkammer des Ofens und die adiabatischen erreicht Um die Eigenerwärmung der Probe in einer adiabatischen Umgebung zu untersuchen, wurde die interne Struktur in Abbildung 2 gezeigt.
Abbildung 2 ARCs internes Strukturdiagramm
Das Grundprinzip des ARC-Betriebs ist der Modus der Heizwartsuche (HWS) (Abbildung 3) Der Benutzer sollte die Start- und Stopptemperatur, den Temperaturgradientenwert und den Empfindlichkeitswert für das System einstellen. Kammer wird das System zunächst erhitzt auf die Ausgangstemperatur der Probe ist, und tritt dann in einen Wartezustand, und der Zweck ist, Temperatur und Konsistenz des Kalorimeters ein thermisches Gleichgewicht erreicht. nach der Warteperiode abzutasten, Suchmodus Dieser Modus wird nicht Heizungsheizkern durch die Systemempfindlichkeit und eine vorgegebene Temperaturanstiegsrate (typischerweise 0,02 ℃ / min) zu vergleichen, um festzustellen, ob es exotherm ist, wie beispielsweise die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung höher ist als der vorbestimmte Wert ist, wird das Gerät des ‚Hitze‘ Zustand automatisch ein, die Temperatur des Systems wird, Aufheizrate und Druckdaten, die während der gesamten Probe aufgezeichnet immer in dem adiabatischen Zustand ist, die Betriebsmodus-Logik HWS Figur 4. Wenn das Instrument nicht exotherme Reaktion festgestellt wird, geht das System automatisch in einen Heizbetrieb, automatische Temperaturerhöhung nach einer Temperatur Gradientenwert Gradient, starten Sie eine weitere Runde "Heizen - Warten - Suchen", bis die eingestellte Endtemperatur erreicht ist oder eine Exotherme festgestellt wird.
ARC kann positive und negative Materialien, Elektrolyt thermische Reaktionstemperatur, Wärmeabgabetest, können Sie Lithium-Ionen-Batterie positive und negative Materialien, Elektrolyt Sicherheit Forschung, Analyse führte zu thermischen Lithium-Ionen-Akku verursacht. Elektrolyt in der negativen Elektrode Kohlenstofflichtbogen kann Studien der thermischen Zersetzung des SEI-Film. ARC Zusätzlich zur thermischen Charakterisierung des Materials der äußeren Zellenanordnung, sondern auch für verschiedene Arten, Größen und verwendet die thermische Analyse einer Lithiumionenbatterie. Tsinghua University, State Key Laboratory der Fahrzeugsicherheit und Energie Fengxu Ning zu speichern, die die Ergebnisse der ARC-Test mit hohen Kapazität Leistungsbatterie thermal runaway und die Wärmemenge in der ersten internationalen Studie veröffentlicht. sie verwendeten ARC-Technologie-Test des NMC 25Ah / Gr Batterie, Typs Ist ein 26mm VDA-Messgerät mit zwei parallel geschalteten Zellen und zwei in der Zelle eingebetteten Thermoelementen: eines in der Mitte der beiden Spulen, eines am Überdruckventil und zwei weitere am Zellengehäuse Ein Thermoelement, wie in Abbildung 5 gezeigt.
Abbildung 5 zeigt das Thermoelement für die Installation des Batterie-Thermoelements
Die Zelle in die Probenkammer ARC-Test, vier Thermoelemente erfassten Temperatur und die Batteriespannung, die Temperatur während des Tests gezeigt, die Entwicklung der Spannung-Zeit-Kurve in Abbildung 6. Die maximale Temperatur in zwei Kernzwischenposition tritt (Fig. 5 In Position 1) ist 853 ° C. Gemäß 6 gibt es mehrere gemeinsame Eigenschaften des thermischen Durchgehens der Batterie Temperatur:
T1: Selbst erzeugte Hitzestarttemperatur (im Allgemeinen größer als 100 ° C)
T2: Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs beginnt abzufallen
T3: Thermische Runaway-Auslösetemperatur (im Allgemeinen größer als 200 ° C)
T4: die höchste Temperatur des thermischen Durchgehens (500C ° -1000C °)
Abbildung 6 Batterie thermische Durchlauf-Prozesstemperatur, Spannungsverlauf
Fig. 7 Temperaturpunkte, die der Temperaturanstiegsrate entsprechen
.. Die Temperaturkennlinien in 6 gezeigt ist und die drei Punkte in 7 gezeigt ist jede Temperatur Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs, Wärme entsprechen, kann NMC unkontrollierter Zell ARC Testprozess in sechs Phasen unterteilt werden:
Stufe 1: Prüfung mit steigender Erwärmungstemperatur, die Batteriekapazität Fading, Lithiumionen aus der negativen Elektrode extrahiert.
Phase 2: Die Temperatur erreicht T1, die Eigenerwärmung der Batterie zu erscheinen begann, in diesem Stadium, ist die Kapazität der Batterie weiter aufgrund des hohen Temperatur Zerfalls, die Anode WäRE-Film gleichzeitige Zersetzung der Elektrolytlösung und die negative Elektrodenoberfläche der Wärme kontinuierliche Reaktion erzeugt wird.
Stufe 3: die Temperatur T2 erreicht, wie dies in 7 gezeigt ist, die Temperaturanstiegsrate abnimmt, die einen Teil der Wärmeabsorption durch die Membran auflöst ist.
Stufe 4: da die Membran Auflösung, Mikrokurzschluss innerhalb der Batterie, während der Stromverbrauch des negativen Elektrode-Aktivmaterials zersetzt, um die Rate des Temperaturanstiegs.
Stufe 5: T3 Temperatur thermal runaway aufgrund der ausgelösten umfangreichen Schmelzen des Separators, ein großes Gebiet intensiver kurzgeschlossen werden, begleitet von der Zersetzung des positiven Elektrodenmaterials, die Zersetzung der Elektrolytlösung, Klebstoffen und anderen heftigen Zersetzungsreaktion viel Wärme, die höchste Temperatur schnell erreicht. wenn die entsprechende T4. Üblicherweise wird die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von mehr als 1 ℃ / s Temperatur wird als der Punkt definiert, T3.
Stufe 6: Ergebnisse in wenig Restreaktionstemperatur, während die Testvorrichtung startet den Kühlprozess.
Abbildung 8 Wärmebeständiges Temperaturbereichsdiagramm der Batterie
Verschiedene Stufen von Temperaturbereichen und entsprechenden interner Batterie Reaktionsprozess in 8 gezeigt ist, basiert auf den obigen Basiseigenschaften gemeinsame Testbatterie ARC, ARC Batterietechnik weit verbreitet ist die thermischen Sicherheitseigenschaften zu untersuchen. Außerdem kann der Test auch für ARC Anwendungen erweitert werden, wie beispielsweise Erhöhen Sie Wärmebildkameras, Online-Reaktionsdruck, Gas-Online-Tests.
