لیتیوم یون مسائل ایمنی باتری یک سوال مهم مربوط به زندگی و اموال ایمنی از کاربران است، بنابراین مهم نیست که چگونه ما به دنبال کارایی بالا، ایمنی همواره ما می توانیم اجتناب نیست، باید این موضوع را اجتناب نیست. باتری لیتیوم یون فراری حرارتی جدی ترین است حوادث امنیتی، می تواند به باتری لیتیوم-یون فراری حرارتی منجر آتش سوزی، انفجار، تهدید جدی برای زندگی و ایمنی مالکیت از کاربر گرفتار، به طوری که باتری لیتیوم یون در طراحی باید به طور کامل مسائل امنیتی در نظر بگیرند.
فراری حرارتی است که عمدتا به اتصال کوتاه به علت منجر به یک اتصال کوتاه در یک زمان کوتاه در خارج از مقدار زیادی از حرارت تولید شده در داخل باتری لیتیوم یون، باتری حرارتی مثبت و منفی باعث تجزیه مواد فعال و الکترولیت، و در نتیجه آتش سوزی و انفجار از باتری لیتیوم یون. از انواع مختلف مواد ثبات های مختلف، تولید گرما در فراری حرارتی همان است، تصویر پایین نشان می دهد نتایج DSC مشترک لیتیوم یون مواد باتری داخلی، مواد Li4Ti5O12 ما برای اولین بار گوشه پایین سمت چپ شکل توصیف یک روش نمونه ای از این نمودار، ما می بینیم که اول از همه است نرخ انتقال حرارت Q نشان دهنده مواد LTO LTO، H LTO نشان دهنده اگزوترم کل، درجه حرارت از چپ به راست سه دمای ماشه Tonset، درجه حرارت اوج Tpeak، دمای نهایی تمایل است، یعنی نزدیک تر شکل گوشه پایین سمت راست از پایداری حرارتی بهتر از مواد، گرما کمتر، پایین تر خود "بلوک رنگ، اوج قدرت حرارتی کوچکتر، واضح تر این تصویر مشاهده می کنیم که پایداری حرارتی از مواد باتری مشترک لیتیوم یون برای ارائه یک یون لیتیوم مرجع طراحی باتری برای ما.
اگر چه بسیاری از، اما بسیار برای مطالعه پایداری حرارتی برای سلول کامل پایداری حرارتی از مواد باتری لیتیوم یون است، گروه تحقیقاتی Xiangming به تازگی توسط Tsinghua دانشگاه ARC گرماسنجی پویشی تفاضلی و کالریمتری با استفاده از DSC شتاب. ، چهار نوع جدول اطلاعات سلولی در زیر مواد مختلف از باتری لیتیوم یون حرارتی منابع حرارتی فراری در آزمایش بر روی چهار نوع از باتری های لیتیوم یونی CPC مورد مطالعه قرار گرفتند مطالعه شده است.
چهار نوع از باتری شتاب نرخ تغییرات آزمایش گرماسنجی ARC در دما، ولتاژ و مقاومت داخلی به عنوان زیر نشان داده شده (تمام باتری ها قبل از این SoC آزمون تا 100٪ شارژ). اول، ما نگاه اولین باتری، از مورد نظر ما می توانیم یک سلول از باتری را ببینید شروع می شود از خود حرارت در 100 ℃، فراری حرارتی در 247 ℃، درجه حرارت به طور ناگهانی به 866.3 ℃ افزایش یافته است. تیم و به قسمت بعدی از کل فرایند به چهار فراری حرارتی تقسیم :
I مرحله 1 شروع می شود در 100 درجه سانتی گراد و به پایان می رسد در 134.8 درجه سانتی گراد. در طول این روند، تجزیه فیلم SEI و خود تخلیه از مواد الکترود مثبت منبع اصلی گرما است.
دوم فاز 2 شروع می شود از 134.8 درجه.] C، پایان 173.4 ℃. در این فرایند شروع به شکستن جدا، ولتاژ باتری شروع به افت، دمای باتری افزایش می یابد به طور قابل توجهی شتاب نرخ و نهایی اتصال کوتاه در 173.4 درجه رخ می دهد.] C، ولتاژ قطره به در 0V، اتصال کوتاه داخلی منبع اصلی حرارت در فرآیند است.
مرحله سوم از مرحله 173.4 درجه سانتیگراد شروع می شود و به دمای 247 درجه سانتی گراد پایان می یابد و در نهایت باعث فرار حرارتی می شود. تجزیه مواد آند و کاتد منبع اصلی گرما است.
IV. شروع از 247 فاز 4 درجه.] C، 886.3 درجه.] C در پایان باتری فراری حرارتی به طور عمده در این مرحله رخ می دهد. در این مرحله، واکنش بین الکترولیت و مواد آند نیز فعال، باعث باتری برای تولید بیشتر گرما.
برای دو نوع اول باتری، باتری شروع می شود از خود حرارت از 100 درجه.] C، فراری حرارتی در 208.8 درجه رخ می دهد.] C، و در نهایت رسیدن 367.8 درجه.] C. باتری فراری حرارتی است به همین ترتیب به چهار مرحله تقسیم، به عنوان زیر نشان داده شده.
من مرحله 1، با شروع از 100 درجه سانتی گراد و پایان دادن به 155.7 درجه سانتی گراد، تجزیه فیلم SEI و خود تخلیه از الکترودهای مثبت منبع اصلی حرارت در طول این روند است.
Ii مرحله 2 شروع می شود در 155.7 درجه سانتی گراد و به پایان می رسد در دمای 170.3 درجه سانتی گراد. منبع حرارت در این مرحله عمدتا واکنش الکترود منفی با الکترولیت است.
III. مرحله 3 شروع از 170.3 درجه.] C، 212 درجه.] C در پایان این مرحله، غشا شروع به قرارداد، ولتاژ شروع به رها کردن. منبع اصلی این گرما برای مرحله اتصال کوتاه و الکترود منفی از واکنش حرارت زا است.
IV. فاز 4 شروع می شود از 212.4 درجه.] C، در پایان 367.9 ℃. در این مرحله، دیافراگم از بین می رود، و در نتیجه اتصال کوتاه شدید، درجه حرارت باتری به سرعت در حال افزایش است، در حالی که داده های مثبت و منفی تست مطابق با DSC، الکترود MCMB بر اساس منفی و LFP الکترود مثبت در این مرحله نیز مقدار زیادی از حرارت منتشر شد.
باتری سوم شروع می شود از خود حرارت در 85 ℃، و فراری حرارتی در 190.6 درجه رخ داده است.] C، حداکثر درجه حرارت 634.6 درجه رسیده است.] C. واکنش باتری سوم را به دو مرحله تقسیم می شود، به عنوان زیر نشان داده شده.
من فاز 1 شروع می شود 85 ℃، پایان دادن به 190.6 ℃. یک الکترود منفی سوم از باتری 85 از یک واکنش گرمازا گرفته شروع ℃، از اول و باتری دوم می شود بسیار کمتر، و چون سطح غشا بدون پوشش، پس از غشاء و فرآیندهای غشایی شروع به ذوب شدن به سرعت منجر به جدی در یک اتصال کوتاه رخ داده است.
دوم فاز 2 شروع می شود از 190.6 درجه.] C، باتری نهایی 634.6 درجه رسیده است.] C، در این مرحله گرما اصلی از الکترود مثبت باتری، واکنش الکترود منفی بین محلول الکترولیت.
باتری چهارم شروع می شود از خود حرارت 116.5 ℃، فراری حرارتی در درجه حرارت حداکثر باتری رسیده 215.5 ℃، کل فرایند را می توان به دو فرایند تقسیم شده است.
I. فاز 1 شروع از 116.5 ℃، 192.8 ℃ به پایان رسید، روند اصلی گرما را از واکنش بین الکترود مثبت و منفی و ماده الکترولیت است.
دوم فاز 2 192.8 درجه.] C از همان ابتدا، در پایان 215.5 درجه.] C، میزان افزایش درجه حرارت باتری است، ادامه داد تا در این فرایند کاهش قابل توجهی، الکترود این بار مثبت و منفی توصیف تجزیه تدریجی متوقف می شود در این مرحله.
از آنجا که آزمون DSC نشان می دهد که دمای تخریب غشای پوشش رسیده 290 ℃، به طوری که اتصال کوتاه چهارم در باتری بدون آزمون ARC به طور عمده از راه حل های الکترولیتی بین مواد الکترود مثبت و منفی رخ می دهد، در نتیجه در چهارم حرارت سلول آزمون واکنش
برخی از داده ها برای چهار باتری در آزمون در جدول زیر نشان داده شده است.
از نتایج آزمون فوق، ما می بینیم که پایداری حرارتی از باتری لیتیوم یون مثبت و منفی مواد الکترود، جدا یک ارتباط نزدیک به سه نوع اول و دوم از باتری به دلیل اتصال کوتاه داخلی ناشی شدید مواد الکترود منفی واکنش می دهد مثبت منجر به فراری حرارتی، باتری تخلیه در روند مقدار زیادی از گرما، حتی در داخل از یک قدرت باتری لیتیوم یون حتی بیشتر ذخیره می شود، در حالی که نوع دوم از باتری فراری حرارتی نسبتا کم به نظر، باتری چهارم فراری اساسا حرارتی هیچ اتصال کوتاه داخلی رخ می دهد، و در نتیجه باتری دوم و چهارم تخلیه شده در آزمون گرما به طور قابل توجهی کمتر از انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتری بود. بنابراین، چگونه برای جلوگیری از اتصال کوتاه شدید در یک باتری لیتیوم یون به بهبود پایداری حرارتی کلیدی
