Lithium-Ionen-Batterie Sicherheitsfragen ist eine wichtige Frage im Zusammenhang mit dem Leben und Eigentum Sicherheit des Benutzers, so egal, wie wir hohe Leistung verfolgen, die Sicherheit ist immer können wir nicht vermeiden, sollte nicht das Problem vermeiden. Lithium-Ionen-Batterie thermische Instabilität ist die schwerste Sicherheitsvorfälle können thermal runaway Lithium-Ionen-Akku fingen Feuer, Explosion, ernsthafte Bedrohung für Leben und Eigentum Sicherheit des Benutzers, so dass die Lithium-Ionen-Batterie im Design sollte vollständig die Sicherheitsprobleme berücksichtigen führen.
Thermal Runaway ist vor allem aufgrund des Kurzschlusses, zu einem Kurzschluss in einer kurzen Zeit außerhalb einer große Menge an Wärme im Innern der Lithium-Ionen-Batterie erzeugt führt, die positiven und negative Zersetzung des aktiven Materials ausgelöst und den Elektrolyten, was zu Brand und Explosion der Lithiumionen-Batterie. Thermal Batterien unterschiedlicher Arten von Materialien unterschiedliche Stabilität, Wärmeerzeugung in der thermal runaway ist nicht dasselbe, das untere Bild, um das DSC-Ergebnisse gemeinsames interne Lithium-Ionen-Batteriematerial zeigt, Li4Ti5O12 Material wir ersten unteren linke Ecke der Figur ein beispielhaftes Verfahren dieses Graphen beschreiben, sehen wir, dass in erster Linie Fig Wärmeabgaberate Q der LTO LTO Material darstellt, H die Gesamt LTO exotherm, eine Temperatur von links nach rechts sind drei Triggertemperatur Tonset, eine Spitzentemperatur Tpeak, Endtemperatur Tend ist, das heißt, je näher die Gestalt die untere rechte Ecke der besseren thermischen Stabilität des Materials, die weniger Wärme, niedriger selbst ‚Farbblock‘ die Höhe der Wärmeleistung kleinen, lebhaftere Dieses Bild sehen wir, um die thermische Stabilität der gemeinsamen Lithium-Ionen-Batteriematerialien eine Lithium-Ionen-Batterie-Design Referenz für uns zu liefern.
Obwohl viele, aber nicht viel für die Untersuchung der thermischen Stabilität für die gesamte Zelle Der thermischen Stabilität des Lithium-Ionen-Batteriematerials, Xiangming Forschungsgruppe von der Tsinghua ARC-Kalorimetrie und Differential-Scanning-Kalorimetrie DSC vor kurzem beschleunigt. verschiedene Materialien von Lithium-Ionen-Batterie thermal runaway Wärmequellen wurden in Experimenten auf vier Arten von CPC Lithium-Ionen-Batterien untersucht wird untersucht, vier Arten von Zelleninformationstabelle unten.
Die Temperatur, die Spannung und der Innenwiderstand der vier Batterien im beschleunigten Kalorimetrie-ARC-Test sind in der nachstehenden Abbildung dargestellt (alle Batterien wurden vor dem Testen auf 100% SoC aufgeladen). Betrachten wir zuerst die erste Batterie von In der folgenden Abbildung a können wir sehen, dass die Batterie beginnt, Wärme bei 100 ° C zu erzeugen, bei 247 ° C gerät die Batterie außer Kontrolle und die Temperatur steigt schlagartig auf 866,3 ° C. Der gesamte thermische Durchlauf wird vom Team in vier Teile aufgeteilt. :
i) Stufe 1 beginnt bei 100 ° C und endet bei 134,8 ° C. Während dieses Vorgangs sind die Zersetzung der SEI-Membran und die Selbstentladung des positiven Elektrodenmaterials die Hauptwärmequellen.
II. Phase 2 beginnt, sich von 134,8 °.] C, end 173,4 ℃. In diesem Prozess des Separators zu brechen beginnt, wird die Batteriespannung abzufallen beginnt, steigt die Temperatur der Batterie signifikant die Rate beschleunigt, und der endgültige Kurzschluß tritt bei 173,4 °.] C, fällt die Spannung an Bei 0 V ist der interne Kurzschluss die Hauptwärmequelle im Prozess.
III Stufe 3 beginnt bei 173,4 ° C und endet bei 247 ° C, was schließlich zu einem thermischen Durchgehen führt Die Zersetzung der Anoden- und Kathodenmaterialien ist die Hauptwärmequelle.
IV. Die Stufe 4 beginnt bei 247 ° C und endet bei 886,3 ° C. In dieser Phase findet hauptsächlich das thermische Durchgehen der Batterie statt, bei dem auch die Reaktion zwischen den positiven und negativen Elektrodenmaterialien und dem Elektrolyten ausgelöst wird, wodurch die Batterie mehr erzeugt Die Hitze.
Für die zweite Batterie, die von 100 ° C selbstbeheizt wurde, trat ein thermisches Durchgehen bei 208,8 ° C auf und erreichte schließlich 367,8 ° C. Das thermische Durchgehen der Batterie wurde auch in vier Phasen unterteilt, wie nachstehend gezeigt.
I. Stufe 1, beginnend bei 100 ° C und endend bei 155,7 ° C, sind die Zersetzung des SEI-Films und die Selbstentladung der positiven Elektrode die Hauptwärmequelle während dieses Prozesses.
II. Stufe 2 beginnt bei 155,7 ° C und endet bei 170,3 ° C. Die Wärmequelle in dieser Stufe ist hauptsächlich die Reaktion der negativen Elektrode mit dem Elektrolyten.
III. Stufe 3 ausgehend von 170,3 °.] C, 212 °.] C am Ende dieser Phase die Membran zu kontrahieren beginnt, beginnt die Spannung zu fallen. Die Hauptquelle dieser Wärme für die Kurzschlußphase und die negative Elektrode der exothermen Reaktion.
iv. Phase 4 beginnt, sich von 212,4 deg.] C, am Ende der 367,9 ℃. In dieser Phase wird die Membran zerstört wird, was zu schweren Kurzschluss, die Batterietemperatur schnell ansteigt, während die positiven und negativen Testdaten in Übereinstimmung mit dem DSC, bezogen MCMB negative Elektrode und eine positive Elektrode LFP Zu diesem Zeitpunkt wurde auch viel Wärme freigesetzt.
Die dritte Batterie begann sich selbst auf 85 ° C zu erhitzen, und das thermische Durchgehen fand bei 190,6 ° C. Die maximale Temperatur erreichte 634,6 ° C. Die Reaktion der dritten Batterie wurde in zwei Phasen unterteilt, wie unten gezeigt.
i. Phase 1 beginnt ℃ 85, bei 190,6 ℃ endet. Eine dritte negative Elektrode der Batterie 85 aus einer exothermen Reaktion begann ℃ genommen, als die ersten und der zweite Batterie viel niedriger zu sein, und, da die Membranoberfläche Ohne Beschichtung traten starke interne Kurzschlüsse auf, kurz nachdem der Separator zu schmelzen begann.
II. Phase 2 beginnt, sich von 190,6 °.] C wurde der endgültige Batterie 634,6 ° erreicht.] C, in dieser Phase die Hauptwärme von der Batterie positive Elektrode, die negative Elektrodenreaktion zwischen der Elektrolytlösung.
Der vierte Batterietyp beginnt Wärme bei 116,5 ° C zu erzeugen.Die maximale Temperatur der Batterie im thermischen Durchlauf erreicht 215,5 ° C. Der gesamte Prozess kann auch in zwei Prozesse unterteilt werden.
i) Stufe 1 beginnt bei 116,5 ° C und endet bei 192,8 ° C. Während dieses Prozesses kommt die Wärme hauptsächlich von der Reaktion zwischen den Anoden- und Kathodenmaterialien und dem Elektrolyten.
II. Phase 2 192,8 deg.] C von Anfang an, am Ende des 215,5 deg.] C, Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs der Batterie fortgesetzt wird deutlich in diesem Prozess sinken, diesmal positive und negative Elektroden beschrieben allmähliche Zersetzung zu diesem Zeitpunkt gestoppt.
Da der DSC-Test zeigt an, dass die Membran Zerstörungstemperatur der Beschichtung 290 ℃ erreicht, so dass der vierte Kurzschluss ohne ARC-Test in der Batterie auftritt, somit in der vierten Wärmetestzelle im Wesentlichen aus der elektrolytischen Lösung zwischen dem positiven und negativen Elektrodenmaterial Die Reaktion.
Einige der Daten für die vier Batterien im Test sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Aus den obigen Testergebnissen sehen wir, dass die thermische Stabilität der Lithiumionen-Batterie mit dem positiven und negativen Elektrodenmaterial, der Separator eine enge Beziehung reagiert heftig mit den ersten und zweiten drei Arten von Batterien aufgrund internen Kurzschlusses verursachte schweres negatives Elektrodenmaterial hat positives führen zu thermal runaway, die Batterie in dem Verfahren eine Menge Wärme abgeführt, auch im Innern als eine Lithium-Ionen-Batterieleistung noch mehr gespeichert, während die zweite Art der Batterie thermal runaway scheint bescheiden, vierte Batterie grundsätzlich thermal runaway kein interner Kurzschluss auftritt und damit die zweite und die vierte Batterie im Hitzetest entladen war deutlich weniger als die elektrische Energie in der Batterie gespeichert. So wie schwer Kurzschluss in einer Lithium-Ionen-Batterie zu vermeiden, die thermische Stabilität zu verbessern Schlüssel.
