les problèmes de sécurité de la batterie au lithium-ion est une question importante relative à la sécurité de la vie et la propriété de l'utilisateur, donc peu importe la façon dont nous poursuivons la haute performance, la sécurité est toujours que nous ne pouvons pas éviter, ne devrait pas éviter le problème. emballement thermique batterie au lithium-ion est le plus grave les incidents de sécurité, peuvent conduire à une batterie au lithium-ion emballement thermique pris feu, explosion, grave menace pour la vie et la sécurité des biens de l'utilisateur, de sorte que la batterie au lithium-ion dans la conception devrait tenir pleinement compte des questions de sécurité.
emballement thermique est principalement due à un court-circuit, ce qui conduit à un court-circuit dans un court laps de temps en dehors d'une grande quantité de chaleur générée à l'intérieur de la batterie au lithium-ion, la décomposition déclenchée positive et négative de matière active et l'électrolyte, ce qui entraîne un incendie et d'explosion de la batterie au lithium-ion. batteries thermiques de différents types de matériaux stabilité différente, la génération de chaleur dans l'emballement thermique ne sont pas les mêmes, l'image du bas montre le matériau de la pile de résultats de DSC lithium interne commun d'ions, le matériau Li4Ti5O12 nous premier coin inférieur gauche de la figure décrit un exemple de procédé de ce graphique, on voit que tout d'abord la figure taux de dégagement de chaleur Q représente le matériau de LTO LTO, H LTO représente le dégagement de chaleur totale, une température de gauche à droite trois températures de déclenchement Tonset, une température de pic Tpeak, température finale Tend est-à-dire plus le chiffre le coin inférieur droit de la meilleure stabilité thermique du matériau, moins de chaleur, moins auto 'color block la hauteur de la puissance thermique plus petit, plus vive cette image nous voyons la stabilité thermique des matériaux de batterie au lithium-ion commun , qui nous fournit quelques références dans la conception de batteries lithium-ion.
Bien que beaucoup, mais pas beaucoup pour l'étude de la stabilité thermique de la cellule pleine stabilité thermique du matériau de la batterie lithium-ion, groupe de recherche Xiangming récemment accélérée par Tsinghua calorimétrie ARC et la calorimétrie différentielle à balayage par DSC. différents matériaux de sources de chaleur emballement thermique de la batterie au lithium-ion ont été étudiées dans des expériences sur les quatre types de batteries au lithium-ion CPC a été étudié, quatre types de table d'information de cellule ci-dessous.
Quatre types de piles taux test de calorimétrie l'accélération des changements ARC en température, la tension et la résistance interne comme indiqué ci-dessous (toutes les batteries sont chargées avant le test à 100% SoC). Tout d'abord, nous examinons d'abord la batterie, de cas figure on peut voir une cellule de la batterie commence l'auto-chauffage à 100 ℃, emballement thermique à 247 ℃, la température a augmenté tout à coup 866,3 ℃. équipe et à la partie suivante du processus est divisé en quatre emballement thermique :
L'étape 1 commence à 100 ° C et se termine à 134,8 ° C. Pendant ce processus, la décomposition de la membrane SEI et l'auto-décharge du matériau d'électrode positive sont les principales sources de chaleur.
ii. La phase 2 commence à partir de 134,8 deg.] C, à la fin 173,4 ℃. Dans ce processus commence à se rompre le séparateur, la tension de la batterie commence à chuter, la température de la batterie augmente considérablement accéléré la vitesse, et le court-circuit définitif se produit à 173,4 °.] C, la tension tombe à A 0V, le court-circuit interne est la principale source de chaleur pendant ce processus.
L'étape 3 commence à 173,4 ° C et se termine à 247 ° C, provoquant éventuellement un emballement thermique La décomposition des matériaux anodiques et cathodiques est la principale source de chaleur.
IV. A partir de 247 Phase 4 deg.] C, 886,3 deg.] C à la fin de l'emballement thermique de la batterie se produit principalement à ce stade. Dans cette étape, la réaction entre l'électrolyte et le matériau d'anode est également activée, ce qui provoque la batterie pour produire plus La chaleur.
Pour les deux premiers types de batterie, la batterie commence son auto-échauffement à partir de 100 deg.] C, se produit un emballement thermique à 208,8 degrés.] C, et finissent par atteindre 367,8 deg.] C. Le emballement thermique batterie est également divisée en quatre étapes, comme indiqué ci-dessous.
I. Phase 1, à partir de 100 ℃, 155,7 ℃ fin, le processus de décomposition du film SEI et l'auto-décharge de l'électrode positive est la principale source de calories.
Ii L'étape 2 commence à 155,7 ° C et se termine à 170,3 ° C. La source de chaleur dans cette étape est principalement la réaction de l'électrode négative avec l'électrolyte.
III. Etape 3 à partir de 170,3 deg.] C, 212 °.] C à la fin de cette phase, la membrane commence à se contracter, la tension commence à chuter. La principale source de cette chaleur pour la phase de court-circuit et l'électrode négative de la réaction exothermique.
iv. Phase 4 commence à partir de 212,4 deg.] C, à la fin de 367,9 ℃. Dans cette phase, la membrane est détruite, ce qui entraîne un court-circuit sévère, la température de la batterie augmente rapidement, alors que les données d'essai positifs et négatifs selon la DSC, MCMB sur la base d'électrode négative et une électrode positive LFP A ce stade a également libéré beaucoup de chaleur.
Une troisième batterie commence à auto-chauffage à 85 ℃, et un emballement thermique est produite à 190,6 degrés.] C, la température maximale atteinte 634,6 deg.] C. Une troisième réaction de batterie est divisé en deux étapes, comme indiqué ci-dessous.
i. Phase 1 commence 85 ℃, se terminant à 190,6 ℃. Une troisième électrode négative de la batterie 85 à partir d'une réaction exothermique a commencé à prendre ℃, que le premier et le deuxième batterie qui est beaucoup plus faible, et parce que la surface de la membrane Sans revêtement, le court-circuit interne de la membrane s'est produit rapidement après le début de la fusion de la membrane.
II. La phase 2 commence à partir de 190,6 deg.] C, la batterie finale a atteint 634,6 deg.] C, à ce stade, la chaleur principal de l'électrode positive de la batterie, la réaction d'électrode négative entre la solution d'électrolyte.
Quatrième batterie commence son auto-échauffement 116,5 ℃, un emballement thermique de la température maximale de la batterie a atteint 215,5 ℃, l'ensemble du processus peut être divisé en deux processus.
L'étape 1 commence à 116,5 ° C et se termine à 192,8 ° C. Pendant ce processus, la chaleur provient principalement de la réaction entre les matériaux de l'anode et de la cathode et l'électrolyte.
II. Phase 2 192,8 deg.] C dès le début, à la fin de 215,5 deg.] C, vitesse de montée en température de la batterie est continué à baisser de façon significative dans ce processus, cette fois-électrodes positives et négatives décrites arrête la décomposition progressive à ce stade.
Étant donné que le test de DSC indique que la température de destruction de la membrane de la couche atteint 290 ℃, de sorte que le quatrième court-circuit se produit dans la batterie sans essai ARC, donc dans la quatrième chaleur de cellule de test essentiellement de la solution électrolytique entre le matériau d'électrode positive et négative La réaction
Certaines des données pour les quatre batteries du test sont indiquées dans le tableau ci-dessous.
Les résultats des tests ci-dessus montrent que la stabilité thermique des batteries lithium-ion est étroitement liée aux matériaux d'électrode positive et négative et aux séparateurs.Des courts-circuits internes intenses dans les première et troisième batteries provoquent des réactions sévères aux électrodes positives et négatives. En raison de l'emballement thermique, la batterie émet une grande quantité de chaleur tout au long du processus, plus encore que l'énergie stockée dans la batterie lithium-ion.L'alternance thermique du deuxième type de batterie est beaucoup plus faible et le quatrième type de batterie est hors contrôle. Comme il n'y a pas de court-circuit interne, les deuxième et quatrième types de batteries émettent beaucoup moins de chaleur dans l'essai que l'énergie stockée dans les batteries, ce qui permet d'éviter les courts-circuits internes et d'améliorer la stabilité thermique des batteries lithium-ion. La clé
