ลิเทียมไอออนปัญหาด้านความปลอดภัยจากแบตเตอรี่เป็นคำถามที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับชีวิตและทรัพย์สินความปลอดภัยของผู้ใช้ดังนั้นไม่ว่าเราติดตามที่มีประสิทธิภาพสูง, ความปลอดภัยอยู่เสมอเราไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ควรหลีกเลี่ยงปัญหา. แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนหนีความร้อนเป็นที่ร้ายแรงที่สุด เหตุการณ์ความปลอดภัยสามารถนำไปสู่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความร้อนหนีถูกไฟไหม้การระเบิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อชีวิตและความปลอดภัยของทรัพย์สินของผู้ใช้เพื่อให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในการออกแบบควรพิจารณาอย่างเต็มที่ปัญหาด้านความปลอดภัย
หนีความร้อนเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการลัดวงจรที่นำไปสู่การลัดวงจรในเวลาสั้น ๆ นอกจำนวนมากของความร้อนที่เกิดภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบวกและลบเรียกการสลายตัวของวัสดุที่ใช้งานและอิเล็กส่งผลให้ไฟไหม้และการระเบิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน. แบตเตอรี่ความร้อนของวัสดุหลายชนิด ความมั่นคงที่แตกต่างกันการสร้างความร้อนในที่หลบหนีความร้อนไม่เหมือนกันภาพล่างแสดงให้เห็นถึงผล DSC ทั่วไปวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายในวัสดุ Li4Ti5O12 เราแรกมุมล่างซ้ายของรูปที่อธิบายวิธีการตัวอย่างของกราฟนี้เราจะเห็นว่าครั้งแรกของทั้งหมด มะเดื่ออัตราการปล่อยความร้อน Q หมายถึงวัสดุ LTO LTO, H LTO หมายถึง Exotherm รวมอุณหภูมิจากซ้ายไปขวามีสามอุณหภูมิไก Tonset อุณหภูมิสูงสุด Tpeak อุณหภูมิสุดท้ายมักเป็นเช่นใกล้ชิดร่าง ที่มุมล่างขวาของเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีขึ้นของวัสดุที่ความร้อนน้อยกว่าตัวเองต่ำ 'บล็อกสี' ความสูงของพลังงานความร้อนที่มีขนาดเล็กที่สดใสมากขึ้นภาพนี้เราจะเห็นเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุแบตเตอรี่ทั่วไปลิเธียมไอออน เพื่อให้เป็นลิเธียมไอออนอ้างอิงการออกแบบแบตเตอรี่สำหรับเรา
แม้ว่าจะมีหลาย แต่ไม่มากสำหรับการศึกษาเสถียรภาพทางความร้อนสำหรับมือถือเต็มเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ที่กลุ่มวิจัย Xiangming เมื่อเร็ว ๆ นี้โดยเร่ง Tsinghua ARC calorimetry และค่า scanning calorimetry ใช้ DSC วัสดุที่แตกต่างกันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความร้อนแหล่งความร้อนหนีการศึกษาในการทดลองบนสี่ประเภทของ CPC แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ได้รับการศึกษา, สี่ชนิดของตารางข้อมูลด้านล่างมือถือ
สี่ชนิดของแบตเตอรี่เร่งอัตราการเปลี่ยนแปลงการทดสอบ calorimetry ARC อุณหภูมิแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานภายในที่แสดงด้านล่าง (แบตเตอรี่ทั้งหมดจะมีค่าบริการก่อน SoC ทดสอบ 100%). ครั้งแรกที่เราดูแบตเตอรี่ครั้งแรกจาก กรณีมะเดื่อเราสามารถมองเห็นเซลล์ของแบตเตอรี่จะเริ่มต้นด้วยตนเองความร้อนที่ 100 ℃, หนีความร้อนที่ 247 ℃อุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นถึง 866.3 ℃. ทีมและส่วนถัดไปของกระบวนการทั้งหมดจะแบ่งออกเป็นสี่หนีความร้อน :
i ระยะที่ 1 เริ่มต้นที่ 100 ° C และสิ้นสุดที่ 134.8 ° C ในระหว่างกระบวนการนี้การสลายตัวของฟิล์ม SEI และการปลดปล่อยสารอิเล็กโทรดในเชิงบวกเป็นแหล่งความร้อนหลัก
ii. ระยะที่ 2 เริ่มต้นที่ 134.8 องศา.] C, ปลาย 173.4 ℃. ในขั้นตอนนี้เริ่มที่จะทำลายคั่นแรงดันแบตเตอรี่เริ่มต้นที่จะลดอุณหภูมิของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเร่งอย่างมีนัยสำคัญอัตราและสุดท้ายลัดวงจรเกิดขึ้นที่ 173.4 องศา.] C, แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงไป ที่ 0V ลัดวงจรภายในเป็นแหล่งความร้อนหลักในระหว่างกระบวนการนี้
Iii ระยะที่ 3 เริ่มต้นที่ 173.4 องศาเซลเซียสและสิ้นสุดที่อุณหภูมิ 247 องศาเซลเซียสทำให้เกิดความร้อนสูงขึ้นการสลายตัวของวัสดุขั้วบวกและแคโทดเป็นแหล่งความร้อนหลัก
IV. เริ่มต้นจาก 247 ระยะที่ 4 องศา.] C, 886.3 องศา.] C ในตอนท้ายของหนีความร้อนแบตเตอรี่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในขั้นตอนนี้. ในขั้นตอนนี้การเกิดปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กโทรไลและวัสดุขั้วบวกยังสามารถใช้งานได้ซึ่งจะทำให้แบตเตอรี่ในการผลิตมากขึ้น ความร้อน
สำหรับสองชนิดแรกของแบตเตอรี่จะเริ่มร้อนด้วยตนเองจากอุณหภูมิ 100 องศา.] C, หนีความร้อนเกิดขึ้นที่ 208.8 องศา.] C, และในที่สุดก็ถึง 367.8 องศา.] ซีแบตเตอรี่หนีความร้อนจะถูกแบ่งออกเช่นเดียวกันเป็นสี่ขั้นตอนดังต่อไปนี้
i ระยะที่ 1 เริ่มต้นที่ 100 ° C และสิ้นสุดที่ 155.7 ° C การสลายตัวของฟิล์ม SEI และการปลดปล่อยตัวเองของขั้วบวกเป็นแหล่งความร้อนหลักในระหว่างขั้นตอนนี้
Ii ระยะที่ 2 เริ่มต้นที่ 155.7 ° C และสิ้นสุดที่ 170.3 ° C แหล่งที่มาของความร้อนในขั้นตอนนี้ส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยาของขั้วลบกับอิเล็กโทรไลต์
III. ขั้นที่ 3 เริ่มต้นจาก 170.3 องศา.] C, 212 องศา.] C ในตอนท้ายของเฟสนี้, เมมเบรนจะเริ่มหดตัวแรงดันเริ่มที่จะลดลง. แหล่งที่มาหลักของความร้อนนี้สำหรับขั้นตอนการลัดวงจรและขั้วลบของปฏิกิริยาคายความร้อน
iv. ระยะที่ 4 เริ่มต้นที่ 212.4 องศา.] C ในตอนท้ายของ 367.9 ℃ได้. ในระยะนี้ไดอะแฟรมจะถูกทำลายส่งผลให้การลัดวงจรรุนแรงอุณหภูมิของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในขณะที่บวกและลบข้อมูลการทดสอบให้สอดคล้องกับ DSC ตาม MCMB ขั้วลบและ LFP ขั้วบวก ในขั้นตอนนี้ยังปล่อยความร้อนมาก
แบตเตอรี่ที่สามจะเริ่มต้นด้วยตนเองความร้อนที่ 85 ℃และหนีความร้อนที่เกิดขึ้นใน 190.6 องศา.] เซลเซียสอุณหภูมิสูงสุดถึง 634.6 องศา.] ซีปฏิกิริยาแบตเตอรี่ที่สามจะถูกแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนดังต่อไปนี้
i. ระยะที่ 1 เริ่มต้น 85 ℃, สิ้นสุดที่ 190.6 ℃. ขั้วลบที่สามของแบตเตอรี่ 85 จากปฏิกิริยาคายความร้อนเริ่มถ่าย℃, กว่าครั้งแรกและที่แบตเตอรี่ก้อนที่สองจะลดลงมากและเนื่องจากพื้นผิวเมมเบรน การลัดวงจรภายในรุนแรงเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากที่คั่นเริ่มละลาย
II. ระยะที่ 2 เริ่มต้นที่ 190.6 องศา.] C, แบตเตอรี่สุดท้ายได้ถึง 634.6 องศา.] C, ในขั้นตอนนี้ความร้อนหลักจากแบตเตอรี่ขั้วบวกปฏิกิริยาขั้วลบระหว่างการแก้ปัญหาอิเล็กโทรไล
แบตเตอรี่ที่สี่เริ่มต้นตัวเองร้อน 116.5 ℃, หนีความร้อนในอุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงสุดถึง 215.5 ℃กระบวนการทั้งหมดอาจแบ่งออกเป็นสองกระบวนการ
i ระยะที่ 1 เริ่มจาก 116.5 ° C และสิ้นสุดที่ 192.8 ° C ในระหว่างกระบวนการนี้ความร้อนส่วนใหญ่มาจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุบวกและลบและอิเล็กโทรไลต์
II. เฟส 2 192.8 องศา.] C จากจุดเริ่มต้นในตอนท้ายของ 215.5 องศาได้.] C, อัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของแบตเตอรี่จะลดลงต่อเนื่องอย่างมีนัยสำคัญในกระบวนการนี้ขั้วไฟฟ้าเวลานี้ในเชิงบวกและเชิงลบอธิบายการสลายตัวค่อยๆหยุดในขั้นตอนนี้
ตั้งแต่การทดสอบ DSC บ่งชี้ว่าอุณหภูมิเมมเบรนทำลายของสารเคลือบผิวถึง 290 ℃ดังนั้นลัดวงจรที่สี่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่โดยไม่ต้องทดสอบ ARC ดังนั้นในความร้อนเซลล์ทดสอบสี่ส่วนใหญ่มาจากการแก้ปัญหาไฟฟ้าระหว่างวัสดุอิเล็กโทรบวกและลบ ปฏิกิริยา
ข้อมูลบางส่วนสำหรับแบตเตอรี่ทั้งสี่ก้อนในการทดสอบแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง
จากผลการทดสอบดังกล่าวข้างต้นเราจะเห็นว่าเสถียรภาพทางความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนวัสดุอิเล็กโทรบวกและลบคั่นมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับครั้งแรกและครั้งที่สองสามชนิดของแบตเตอรี่เนื่องจากการลัดวงจรภายในที่เกิดจากวัสดุที่ขั้วลบรุนแรงตอบสนองในเชิงบวกอย่างรุนแรง นำไปสู่การหลบหนีความร้อนแบตเตอรี่ออกจากโรงพยาบาลในกระบวนการมากของความร้อนที่เก็บไว้แม้กระทั่งภายในกว่าพลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมากยิ่งขึ้นในขณะที่ประเภทที่สองของแบตเตอรี่หนีความร้อนดูเหมือนเจียมเนื้อเจียมตัวแบตเตอรี่ที่สี่หนีความร้อนพื้นฐาน ไม่มีไฟฟ้าลัดวงจรภายในเกิดขึ้นและดังนั้นจึงแบตเตอรี่ก้อนที่สองและสี่ออกจากโรงพยาบาลในการทดสอบความร้อนอย่างมีนัยสำคัญน้อยกว่าพลังงานไฟฟ้าเก็บไว้ในแบตเตอรี่. ดังนั้นวิธีการหลีกเลี่ยงการลัดวงจรอย่างรุนแรงในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อน กุญแจสำคัญ
