questões de segurança bateria de lítio-ion é uma questão importante relativa à vida e à propriedade segurança do usuário, de modo que não importa como nós perseguimos alta performance, a segurança é sempre que não podemos evitar, não deve evitar o problema. bateria de lítio-ion fuga térmica é o mais grave incidentes de segurança, pode levar a bateria de lítio-ion fuga térmica pegou fogo, explosão, grave ameaça à vida e segurança de propriedade do usuário, assim que a bateria de iões de lítio no projeto devem considerar plenamente as questões de segurança.
fuga térmica é principalmente devido ao curto-circuito, levando a um curto-circuito num curto espaço de tempo fora uma grande quantidade de calor gerado no interior da bateria de iões de lítio, as pilhas térmicas positivos e negativos desencadeada decomposição do material activo e do electrólito, o que resulta em fogo e explosão da bateria de iões de lítio. de diferentes tipos de materiais estabilidade diferente, a geração de calor na fuga térmica não é o mesmo, a figura inferior mostra o resultados de DSC material comum interna de iões de lítio, material de Li4Ti5O12 nós primeiro canto inferior esquerdo da figura descreve um método de exemplo deste gráfico, vemos que em primeiro lugar FIG taxa de libertação de calor Q representa o material LTO LTO, H LTO representa a exotermia total, a uma temperatura da partir da esquerda para a direita são três temperatura gatilho Tonset, uma temperatura de pico Tpico, temperatura final Tendem é, isto é, quanto mais próximo a figura no canto inferior direito da melhor estabilidade térmica do material, a menos calor, self 'color block' inferior a altura do poder calorífico menor, mais viva esta imagem vemos a estabilidade térmica dos materiais de bateria comum de lítio-íon , que nos fornece algumas referências no design de baterias de íons de lítio.
Apesar de muitos, mas não muito para o estudo de estabilidade térmica para a estabilidade térmica célula completa do material de bateria de iões de lítio, um grupo de investigação Xiangming recentemente acelerada pela Tsinghua ARC calorimetria e calorimetria de varrimento diferencial usando DSC. diferentes materiais de lítio ion fontes de calor fuga térmica foram estudados em expericias em quatro tipos de baterias de iões de lítio CPC foi estudado, quatro tipos de tabela de informações de célula abaixo.
Quatro tipos de baterias acelerada de taxa de mudanças de teste calorimetria de ARC em temperatura, tensão e resistência interna, como mostrado abaixo (todas as baterias são carregadas antes da SoC teste a 100%). Em primeiro lugar, examinamos primeira bateria, a partir de caso FIG podemos ver uma célula da bateria começa a auto-aquecimento a 100 ℃, fugitivo térmico a 247 ℃, a temperatura de repente aumentou para 866,3 ℃. equipa e para a próxima parte de todo o processo é dividido em quatro fuga térmica :
i) O estágio 1 começa a 100 ° C e termina a 134,8 ° C. Durante esse processo, a decomposição do filme SEI e a autodescarga do material positivo do eletrodo são as principais fontes de calor.
ii. Fase 2 começa a partir de 134,8 graus.] C, final 173,4 ℃. Neste processo começa a quebrar o separador, a tensão da bateria começa a cair, a temperatura da bateria aumenta acelerou de forma significativa a taxa, e o curto-circuitos final ocorre a 173,4 ° C.] C, a voltagem cai para Em 0V, o curto-circuito interno é a principal fonte de calor no processo.
O estágio 3 começa em 173,4 ° C e termina em 247 ° C, causando eventualmente a fuga térmica A decomposição dos materiais ânodo e cátodo é a principal fonte de calor.
IV. Começando a partir de 247 Fase 4 ° C.] C, 886.3 ° C.] C no final do descontrole térmico da bateria ocorre principalmente nesta fase. Nesta fase, a reacção entre o electrólito e o material do ânodo é também activado, fazendo com que a bateria para produzir mais O calor.
Para os dois primeiros tipos de bateria, a bateria começa a auto-aquecimento de 100 ° C.] C, fuga térmica ocorre a 208,8 ° C.] C, e, eventualmente, atingir 367,8 ° C.] C. A bateria fuga térmica é igualmente dividida em quatro etapas, como mostrado abaixo.
I. Estágio 1, começando em 100 ° C e terminando em 155,7 ° C, a decomposição do filme SEI e a auto-descarga do eletrodo positivo são as principais fontes de calor durante este processo.
Ii. O estágio 2 começa em 155,7 ° C e termina em 170,3 ° C. A fonte de calor neste estágio é principalmente a reação do eletrodo negativo com o eletrólito.
III. Fase 3, partindo de 170.3 ° C.] C, 212 ° C.] C no final desta fase, a membrana começa a contrair, a voltagem começa a cair. A principal fonte de este calor para a fase de curto-circuito e o eléctrodo negativo da reacção exotérmica.
iv. Fase 4 começa a partir de 212,4 graus.] C, no final de 367,9 ℃. Nesta fase, o diafragma é destruída, o que resulta em curto-circuito grave, a temperatura da bateria está a aumentar rapidamente, enquanto os dados positivos e negativos de ensaio de acordo com o DSC, MCMB baseado eléctrodo negativo e um LFP eléctrodo positivo Nesta fase também liberou muito calor.
Uma terceira bateria começa a auto-aquecimento a 85 ℃, e fuga térmica ocorreu a 190,6 ° C.] C, a temperatura máxima atingida 634,6 graus.] C. Uma reacção terceira bateria é dividido em duas fases, como se mostra abaixo.
i. Fase 1 começa 85 ℃, terminando em 190,6 ℃. Um terceiro eléctrodo negativo da bateria 85 a partir de uma reacção exotérmica começou a tomar ℃, do que o primeiro e segundo o qual a bateria a ser muito mais baixo, e pela superfície da membrana Sem revestimento, curtos-circuitos internos graves ocorreram rapidamente após o separador começar a derreter.
II. Fase 2 começa a partir de 190,6 graus.] C, a bateria final tenha atingido 634,6 graus.] C, nesta fase, o calor principal a partir do eléctrodo positivo da bateria, a reacção do eléctrodo negativo entre a solução de electrólito.
Quarta bateria começa a auto-aquecimento 116,5 ℃, fuga térmica em que a temperatura máxima da bateria atingiu 215,5 ℃, todo o processo pode ser dividido em dois processos.
I. Fase 1, partindo de 116,5 ℃, 192,8 ℃ terminou, o principal processo de calor a partir da reacção entre os eléctrodos positivo e negativo e um material de electrólito.
II. Fase 2 192,8 ° C.] C a partir do início, no final de 215,5 graus.] C, taxa de aumento da temperatura da bateria é continuou a diminuir significativamente, neste processo, os eléctrodos desta vez positivos e negativos descritos decomposição gradual pára nesta fase.
Uma vez que o teste de DSC indica que a temperatura de destruição da membrana do revestimento atingiu os 290 ℃, de modo que o quarto curto-circuito ocorre na bateria sem teste ARC, assim, no quarto de calor da câmara de teste, principalmente a partir da solução electrolítica entre o material de elctrodo positivo e negativo A reação.
Alguns dos dados para as quatro baterias no teste são mostrados na tabela abaixo.
Dos resultados dos testes acima, vimos que a estabilidade térmica das baterias de íons de lítio está intimamente relacionada com os materiais de eletrodo positivo e negativo e os separadores Os curtos-circuitos internos graves na primeira e terceira baterias causam reações severas aos materiais positivos e negativos do eletrodo. Como resultado da fuga térmica, a bateria emite uma grande quantidade de calor durante todo o processo, até mais do que a energia armazenada na bateria de íon de lítio.A fuga térmica do segundo tipo de bateria é muito mais suave e o quarto tipo de bateria está fora de controle. Não ocorre curto-circuito interno, então o segundo e quarto tipos de baterias emitem significativamente menos calor no teste do que a energia armazenada nas baterias.Portanto, como evitar um curto-circuito interno sério é melhorar a estabilidade térmica das baterias de íons de lítio A chave.
