El litio-ion cuestiones de seguridad de la batería es una cuestión importante en relación con la vida y la propiedad de seguridad del usuario, así que no importa la forma en que alcancen un buen rendimiento, la seguridad es siempre que no podemos evitar, no debe evitar el tema. Batería de litio-ion de fuga térmica es la más grave incidentes de seguridad, puede conducir a la batería de iones de litio fuga térmica se incendió, explosión, seria amenaza para la vida y la seguridad de la propiedad del usuario, por lo que la batería de iones de litio en el diseño deben tener plenamente en cuenta las cuestiones de seguridad.
embalamiento térmico se debe principalmente al cortocircuito, lo que conduce a un cortocircuito en un corto período de tiempo fuera de una gran cantidad de calor generado dentro de la batería de iones de litio, las baterías térmicas positivas y negativas desencadenado descomposición del material activo y el electrolito, lo que resulta en fuego y explosión de la batería de iones de litio. de diferentes tipos de materiales diferente estabilidad, la generación de calor en el embalamiento térmico no es el mismo, la imagen inferior muestra el material de resultados de la DSC común interna de iones de litio de la batería, el material Li4Ti5O12 nos primera esquina inferior izquierda de la figura describe un procedimiento de ejemplo de este gráfico, se ve que primero de todo la figura velocidad de liberación de calor Q representa el material LTO LTO, H LTO representa la exotermia total de, una temperatura de de izquierda a derecha son tres temperatura gatillo Tonset, una temperatura pico Tpico, temperatura final Tend es, es decir, cuanto más cerca la figura la esquina inferior derecha de la mejor estabilidad térmica del material, menos calor, baja auto 'bloque de color' la altura de la fuente de calor más pequeño, más viva esta imagen podemos ver la estabilidad térmica de los materiales de la batería de iones de litio común para proporcionar una referencia de iones de litio diseño de la batería para nosotros.
Aunque muchos, pero no tanto para el estudio de estabilidad térmica para la célula completa estabilidad térmica del material de la batería de iones de litio, grupo de investigación Xiangming recientemente acelerado por Tsinghua ARC calorimetría y calorimetría diferencial de barrido usando DSC. diferentes materiales de la batería de iones de litio de fuentes de calor de fuga térmica se estudiaron en experimentos en cuatro tipos de baterías de iones de litio de la CPC ha sido estudiado, cuatro tipos de tabla de información de celda de abajo.
Hay cuatro tipos de baterías acelerados cambios pruebas de calorimetría ARC tasa de temperatura, voltaje y resistencia interna, como se muestra a continuación (todas las baterías se cargan antes de la prueba para SoC 100%). En primer lugar, nos fijamos primera batería, desde caso figura podemos ver una célula de la batería comienza la auto-calentamiento a 100 ℃, embalamiento térmico a 247 ℃, la temperatura aumenta de repente a 866,3 ℃. equipo y a la siguiente parte de todo el proceso se divide en cuatro embalamiento térmico :
I. La etapa 1 comienza a 100 ° C y finaliza a 134.8 ° C. Durante este proceso, la descomposición de la membrana SEI y la autodescarga del material del electrodo positivo son las principales fuentes de calor.
ii. Fase 2 comienza a partir de 134,8 °.] C, extremo 173,4 ℃. En este proceso empieza a romper el separador, el voltaje de la batería comienza a caer, la temperatura de la batería aumenta acelera significativamente la tasa, y el cortocircuito final ocurre en 173,4 °.] C, la tensión cae a A 0 V, el cortocircuito interno es la principal fuente de calor durante este proceso.
III. Etapa 3, partiendo de 173,4 ℃, 247 ℃ final, eventualmente conducir a embalamiento térmico. Este material descomponible proceso positivo y negativo es la principal fuente de calorías.
IV. A partir de 247 Fase 4 °.] C, 886,3 ° C.] C al final de la fuga térmica de la batería se produce principalmente en esta etapa. En esta etapa, la reacción entre el electrolito y el material del ánodo también se activa, haciendo que la batería para producir más El calor
Para los dos primeros tipos de batería, la batería comienza autocalentamiento de 100 °.] C, el embalamiento térmico se produce a 208,8 ° C.] C, y, finalmente, llegar a 367,8 ° C.] C. La batería embalamiento térmico se divide igualmente en cuatro etapas, como se muestra a continuación.
I. Fase 1, a partir de 100 ℃, 155,7 ℃ final, este proceso de descomposición película SEI y de auto-descarga del electrodo positivo es la principal fuente de calorías.
Ii. La etapa 2 comienza a 155.7 ° C y termina a 170.3 ° C. La fuente de calor en esta etapa es principalmente la reacción del electrodo negativo con el electrolito.
III. Etapa 3, partiendo de 170,3 °.] C, 212 ° C.] C al final de esta fase, la membrana comienza a contraerse, la tensión comienza a caer. La principal fuente de este calor para la fase de corto circuito y el electrodo negativo de la reacción exotérmica.
iv. Fase 4 comienza a partir de 212,4 °.] C, al final de 367,9 ℃. En esta fase, el diafragma se destruye, lo que resulta en cortocircuito grave, la temperatura de la batería está aumentando rápidamente, mientras que los datos positivos y negativos de la prueba de acuerdo con el DSC, electrodo negativo MCMB base y un LFP electrodo positivo En esta etapa también se liberó mucho calor.
Una tercera batería comienza auto-calentamiento a 85 ℃, y embalamiento térmico se produjo a 190,6 ° C.] C, la temperatura máxima alcanzó 634,6 °.] C. Una reacción tercio de la batería se divide en dos etapas, como se muestra a continuación.
i. Fase 1 comienza 85 ℃, terminando en 190,6 ℃. Un tercer electrodo negativo de la batería 85 a partir de una reacción exotérmica comenzó tomada ℃, que la primera y que la batería segundos a ser mucho menor, y porque la superficie de la membrana Sin recubrimiento, se produjo un cortocircuito interno grave poco después de que el separador comenzara a fundirse.
Ii. La segunda etapa comienza desde 190.6 ° C y la batería final alcanza 634.6 ° C. En esta etapa, el calor de la batería proviene principalmente del electrodo positivo y la reacción entre el electrodo negativo y el electrolito.
El cuarto tipo de batería comienza a generar calor a 116.5 ° C. La temperatura máxima de la batería en fugas térmicas alcanza 215.5 ° C. Todo el proceso también se puede dividir en dos procesos.
I. La etapa 1 comienza a 116.5 ° C y finaliza a 192.8 ° C. Durante este proceso, el calor proviene principalmente de la reacción entre el ánodo y los materiales del cátodo y el electrolito.
II. Fase 2 192,8 °.] C desde el principio, al final de 215,5 °.] C, velocidad de aumento de temperatura de la batería se continuó disminuyendo significativamente en este proceso, los electrodos de este tiempo positivos y negativos descritos descomposición gradual se detiene en esta etapa.
Dado que la prueba DSC indica que la temperatura de destrucción de la membrana de recubrimiento fue de 290 ℃, por lo que se produce el cuarto cortocircuito en la batería sin prueba de arco, por tanto, en el cuarto de calor célula de ensayo principalmente de la solución electrolítica entre el material de electrodo positivo y negativo La reacción.
Algunos de los datos de las cuatro baterías en la prueba se muestran en la tabla a continuación.
De los resultados de ensayo anteriores, se ve que la estabilidad térmica de la batería de iones de litio material de electrodo positivo y negativo, el separador tiene una estrecha relación con la primera y segunda tres tipos de baterías debido a un cortocircuito interno causado material de electrodo negativo grave reacciona violentamente positivo conducir a embalamiento térmico, la batería descargada en el proceso de una gran cantidad de calor, incluso almacenado en el interior de una energía de la batería de iones de litio aún más, mientras que el segundo tipo de la batería embalamiento térmico parece modesta, cuarto de la batería fuera de control fundamentalmente térmica no cortocircuito interno se produce, y por lo tanto la segunda y la cuarta batería descargada en la prueba de calor fue significativamente menor que la energía eléctrica almacenada en la batería. Así pues, cómo evitar cortocircuito grave en una batería de iones de litio para mejorar la estabilidad térmica La clave
