Agli ioni di litio problemi di sicurezza della batteria è una domanda importante relativa alla vita e la proprietà sicurezza dell'utente, quindi non importa quanto abbiamo perseguire elevate prestazioni, la sicurezza è sempre non possiamo evitare, non dovrebbe evitare il problema. Instabilità termica della batteria agli ioni di litio è la più grave Nell'incidente di sicurezza, l'instabilità termica causerà l'incendio della batteria agli ioni di litio e l'esplosione, che minaccerà seriamente la sicurezza della vita e delle proprietà dell'utente, pertanto la batteria agli ioni di litio deve considerare pienamente il problema di sicurezza durante la progettazione.
instabilità termica è dovuto principalmente al corto circuito, portando ad un corto circuito in un breve tempo di fuori di una grande quantità di calore generato all'interno della batteria agli ioni di litio, batterie termiche positive e negative innescato decomposizione del materiale attivo e l'elettrolita, con conseguente incendio ed esplosione della batteria al litio. di diversi tipi di materiali differente stabilità, la generazione di calore nella deriva termica non è lo stesso, l'immagine inferiore mostra il materiale risultati DSC comune interna agli ioni di litio, materiale Li4Ti5O12 abbiamo primo angolo inferiore sinistro della Figura descrive un metodo esempio di questo grafico, vediamo che prima di tutto la figura tasso di rilascio di calore Q rappresenta il materiale LTO LTO, H LTO rappresenta l'esotermia totale, una temperatura da sinistra a destra sono tre temperatura di innesco Tonset, una temperatura di picco Tpeak, temperatura finale è Tend, cioè quanto più la figura Minore è la stabilità termica del materiale nell'angolo in basso a destra, minore è la produzione di calore, minore è l'altezza dei propri "blocchi di colore", minore è la potenza di produzione di calore. Questa immagine ci consente di vedere la stabilità termica dei materiali comuni delle batterie agli ioni di litio in modo più vivido. , che ci fornisce alcuni riferimenti nella progettazione di batterie agli ioni di litio.
Anche se molti, ma non tanto per lo studio tenuta termica per la cella completa stabilità termica del materiale batteria agli ioni di litio, gruppo di ricerca Xiangming recentemente accelerato dalla Tsinghua ARC calorimetria e calorimetria differenziale a scansione utilizzando DSC. Batterie agli ioni di litio con materiali diversi sono state studiate per la fonte di calore nella fuga termica. Nell'esperimento sono stati analizzati quattro tipi di batterie agli ioni di litio, le informazioni dei quattro tipi di batterie sono riportate nella tabella seguente.
Quattro tipi di batterie accelerati modifiche del tasso di test calorimetria ARC di temperatura, tensione e resistenza interna come mostrato di seguito (tutte le batterie siano cariche prima del test per SoC 100%). In primo luogo, osserviamo prima batteria, da caso figura possiamo vedere una cella della batteria inizia auto-riscaldamento a 100 ℃, deriva termica a 247 ℃, la temperatura improvvisamente aumentata a 866,3 ℃. squadra e alla successiva parte dell'intero processo è diviso in quattro instabilità termica :
Lo stadio 1 inizia a 100 ° C e termina a 134,8 ° C. Durante questo processo, la decomposizione del film SEI e l'autoscarica del materiale dell'elettrodo positivo sono la principale fonte di calore.
ii. Fase 2 inizia da 134,8 °.] C, fine 173,4 ℃. In questo processo inizia a rompere il separatore, la tensione della batteria inizia a scendere, la temperatura della batteria aumenta notevolmente accelerato il tasso e il corto-circuito finale avviene a 173,4 °.] C, la tensione scende A 0 V, il cortocircuito interno è la principale fonte di calore nel processo.
Lo stadio 3 inizia a 173,4 ° C e termina a 247 ° C, causando infine la fuga termica: la decomposizione dei materiali anodi e catodici è la principale fonte di calore.
IV. A partire da 247 Fase 4 gradi.] C, 886.3 °.] C al termine della instabilità termica batteria si verifica principalmente in questa fase. In questa fase, la reazione tra l'elettrolita e il materiale anodico è anche attivato, provocando la batteria di produrre più Il calore
Per i primi due tipi di batteria, la batteria inizia auto-riscaldamento da 100 °.] C, deriva termica avviene a 208,8 °.] C, ed eventualmente raggiungere 367,8 °.] C. La batteria instabilità termica è pure diviso in quattro fasi, come illustrato di seguito.
I. Fase 1, partendo da 100 ℃, 155,7 ℃ fine, questo processo di decomposizione pellicola SEI e autoscarica dell'elettrodo positivo è la principale fonte di calorie.
Lo stadio 2 inizia a 155,7 ° C e termina a 170,3 ° C. La fonte di calore in questo stadio è principalmente la reazione dell'elettrodo negativo con l'elettrolito.
III. Fase 3 partendo da 170,3 °.] C, 212 °.] C al termine di questa fase, la membrana inizia a contrarsi, la tensione comincia a scendere. La fonte principale di questo calore per la fase di corto circuito e l'elettrodo negativo della reazione esotermica.
iv. Fase 4 inizia da 212,4 °.] C, al termine di 367,9 ℃. In questa fase il diaframma viene distrutta, con conseguente grave cortocircuito, la temperatura della batteria cresce rapidamente, mentre i dati positivi e negativi di prova secondo la DSC, MCMB basato elettrodo negativo e un LFP elettrodo positivo In questa fase ha anche rilasciato molto calore.
Una terza batteria inizia auto-riscaldamento a 85 ℃, e deriva termica avvenuto a 190,6 °.] C, la temperatura massima raggiunta 634,6 °.] C. reazione terza batteria è diviso in due fasi, come illustrato di seguito.
i. Fase 1 inizia 85 ℃, termina a 190,6 ℃. Un terzo elettrodo negativo della batteria 85 da una reazione esotermica iniziato taken ℃, rispetto al primo e secondo quale batteria risultare molto inferiore, e poiché la superficie della membrana Senza rivestimento, si è verificato un grave cortocircuito interno subito dopo che il separatore ha iniziato a sciogliersi.
II. Fase 2 inizia da 190,6 °.] C, la batteria finale ha raggiunto 634,6 °.] C, in questa fase il calore principale dall'elettrodo positivo della batteria, reazione elettrodo negativo tra la soluzione elettrolitica.
Il quarto tipo di batteria inizia a generare calore a 116,5 ° C. La temperatura massima della batteria in fuga termica raggiunge 215,5 ° C. L'intero processo può anche essere diviso in due processi.
Lo stadio 1 inizia a 116,5 ° C e termina a 192,8 ° C. Durante questo processo, il calore proviene principalmente dalla reazione tra i materiali anodo e catodico e l'elettrolito.
Il secondo stadio inizia a 192,8 ° C e termina a 215,5 ° C. Durante questo processo, il tasso di aumento della temperatura della batteria continua a diminuire, indicando che la decomposizione degli elettrodi positivi e negativi si interrompe gradualmente in questa fase.
Poiché il test DSC indica che la temperatura distruzione membrana del rivestimento ha raggiunto 290 ℃, quindi si verifica la quarta corto circuito a batteria senza prova ARC, quindi nella quarta calore cella di prova principalmente dalla soluzione elettrolitica tra il materiale di elettrodo positivo e negativo La reazione
Alcuni dei dati per le quattro batterie nel test sono mostrati nella tabella seguente.
Dai risultati del test sopra riportato, abbiamo visto che la stabilità termica delle batterie agli ioni di litio è strettamente correlata ai materiali degli elettrodi positivi e negativi e ai separatori .. Severi cortocircuiti interni nella prima e nella terza batteria causano una grave reazione dei materiali degli elettrodi positivi e negativi. Come risultato della fuga termica, la batteria emette una grande quantità di calore durante tutto il processo, persino più dell'energia immagazzinata nella batteria agli ioni di litio, mentre la fuga termica del secondo tipo di batteria è molto più mite e il quarto tipo di batteria è fuori controllo. Non si verifica un cortocircuito interno, quindi il secondo e il quarto tipo di batterie emettono meno calore nel test rispetto all'energia immagazzinata nelle batterie. Pertanto, come evitare un cortocircuito interno serio è quello di migliorare la stabilità termica delle batterie agli ioni di litio La chiave
