Для тестов на безопасность литиево-ионных аккумуляторов тесты акупунктуры часто являются наиболее неприятными. Энергия всей батареи будет выходить через короткое время через эту точку короткого замыкания (до 70% энергии будет выпущено в течение 60 секунд). В течение короткого периода времени температура точки короткого замыкания резко возрастает, что, в свою очередь, вызывает цепную реакцию, которая приводит к тепловому побегу. Из-за герметичной структуры литий-ионной батареи наши предыдущие исследования по процессу акупунктуры литий-ионных батарей могут оставаться на аккумуляторе только тогда, когда они подвергаются риску. Дым, когда пожары, взрывы и другие внешние наблюдения, внутренний реакционный процесс литиево-ионных батарей во время иглоукалывания может быть выведен только потому, что большинство предложенных здесь стратегий улучшения основаны на «разумных предположениях».
Недавно Токихико Йокосима и другие из японского университета Васеда разработали метод прямого наблюдения за внутренней реакцией ионно-литиевой батареи в процессе акупунктуры, реализуя наблюдение в реальном времени внутренней структуры полюсного элемента в литиево-ионной батарее во время эксперимента по акупунктуре и процесс внутреннего газопроизводства. И тогда лучше руководствоваться нами для обеспечения безопасности литиево-ионных батарей.
Метод наблюдения, используемый Токихико Йокосимой, показан на следующем рисунке: рентгеновские лучи, испускаемые источником точечного рентгеновского излучения, проходят через специально структурированную батарею мягких батарей, а затем отображаются в правой рентгеновской камере и КТ-фотоаппарате. Высокоскоростное изображение литиево-ионных батарей внутри, в то время как камеры CT могут достигать высокой разрешающей способности.
Для того чтобы облегчить короткозамыкателям процесс анализа воздействия на литий-ионный аккумулятор, Tokihiko Yokoshima литий-ионный аккумулятор эквивалентно структуре, показанной на рис., Каждая ячейка, состоящая из пары положительных и отрицательных элементов аккумуляторной батареи, множество элементов батареи, соединенных параллельно становится , колют тесты вызвать короткое замыкание этих клеток, батарею и количество полюсных наконечников и количество элементов батареи прошивания проходит соответствующее короткое замыкание., когда только два электрода закорочена, клетка батареи не будет короткое замыкание, более серьезна другие клетки, соединенные параллельно с ним может также происходить через короткий момент короткого замыкания, то есть вся мощность батареи будет проходить через точку короткого замыкания, большое количество тепла от структурных характеристик литий-ионного аккумулятора, мы можем видеть, Чем больше емкость аккумулятора, тем меньше вероятность короткого замыкания, тем более серьезными могут быть последствия. То есть, чем меньше диаметр иглы, используемый в эксперименте по акупунктуре, тем медленнее скорость иглы, тем выше риск теплового побега.
На следующем рисунке показано, используя 60mAh (Ad), полученные с помощью компьютерной томографии 420mAh (Ej) 60 мАч и немного выше модуля 860mAh батареи (Kn) структуры до и после теста, может быть видно из фиг меньшей мощности после того, как прошивание батареи 60mAh оставив только точечный эксперимент, клеточная структуру без существенных изменений не происходит тепловые пробая батареи. 420mAh батареи после испытания короткого замыкания, значительное увеличение расстояния между внутренним электродом сердечником, шоу иглоукалывание эксперимент появляется в значительном клеточном газе, но не серьезно. аккумулятор 860mAh внутри батареи от количества выбросов газов в тестах укола, батарея также была метеоризм, от изображения КТ можно увидеть батареи Межслоевое расстояние между внутренними электродными слоями значительно увеличилось, и положительный электрод первого слоя был полностью поврежден, что указывает на то, что в течение эксперимента по акупунктуре батарея с емкостью 860 мАч имела явление теплового побега внутри литиево-ионной батареи.
На следующем рисунке показан процесс пробивания иглы с батареей 420 мАч с помощью рентгеновских лучей. Мы видим, что по мере того, как игла вводится в батарею на расстоянии 0,2 мм, внутри батареи образуется короткое замыкание, а затем первый и второй слои электродов в сердечнике батареи. Расстояние между ними начало увеличиваться, указывая, что в тот момент, когда ячейка начала производить газ из-за короткого замыкания, но через 200 мс расстояние между двумя электродами снова начало падать, а зазор между слоями электрода возвращается к его первоначальному размеру. Из формы стальной иглы В этот момент радиус кривизны наконечника стальной иглы увеличился с 20 до 100 мкм, что указывает на то, что в это время игла стала тупой, главным образом потому, что большой ток короткого замыкания расплавил острый наконечник стальной иглы и отключил внутреннее короткое замыкание батареи. Изменение напряжения внешней батареи также может подтвердить этот результат. В течение всего процесса напряжение батареи сначала уменьшалось с 4,2 В до 3,6 В, затем обратно на 3,8 В и стабилизировалось на 3,8 В. Это показывает, что батарея впервые возникла во время процесса иглоукалывания. Короткое замыкание, но затем точка короткого замыкания была отключена, что указывает на то, что стальная игла была частично расплавлена.
На следующем рисунке показано изображение двухслойного электрода из аккумулятора с энергией 860 мАч с рентгеновским излучением. Мы видели, что после короткого замыкания в литиево-ионной батарее, вызванной стальной иглой, все первые пять слоев электрода повреждены, а короткозамкнутая батарея генерирует много тепла. Электролит между первыми 5 слоями электродов кипит и испаряется, расстояние между полюсными наконечниками значительно возрастает, и наблюдается белый дым от утечки из точки короткого замыкания. Радиус кривизны кончика стали после испытания на короткое замыкание Увеличение от 20um до 200um указывает на то, что ток, создаваемый батареей 860mAh во время короткого замыкания, больше, но по мере накопления наконечника стальной иглы точка короткого замыкания также быстро отключается, и в конечном итоге напряжение батареи имеет тенденцию быть стабильным.
На рисунке ниже показано короткое замыкание видеосигнала 860mAh, пробитого на 7-м слое. Можно видеть, что из-за тупой стальной иглы стальная игла фактически не проникала в полюсную деталь в начале, а только вызывала деформацию электрода, а затем прокололи электрод. Форма высвобождается, и в то же время высокая температура точки короткого замыкания также вызывает испарение электролита между полюсными наконечниками, что приводит к увеличению расстояния между всеми полюсными наконечниками. С внешней стороны можно заметить, что ионно-литиевая батарея испускает белый дым. Напряжение батареи обнаруживает быстрое падение напряжения батареи после короткого замыкания, но затем напряжение восстанавливается и стабилизируется, что указывает на то, что короткое замыкание быстро отключается после короткого замыкания.
Несмотря на то, что батарея, протестированная в вышеуказанном процессе, была стабильной, температура батареи и стальной иглы продолжали медленно возрастать. Батарея все еще излучала белый дым. Через 32 секунды полюсный наконечник начал двигаться к стальной игле. Глубина планшета становится все больше и больше, а дым, выделяемый батареей, также становится все больше и больше. Батарея имеет метеоризм и температура быстро поднимается до 100 ° C. После 38 секунд батарея разряжается, температура быстро растет, и напряжение батареи падает мгновенно. Это показывает, что начальная батарея Точка короткого замыкания не полностью отключена. По-прежнему существует ток, проходящий через точку короткого замыкания для нагрева электролита. Через 32 секунды испаряемый электролит толкает полюсный наконечник к игле, в результате чего сопротивление между полюсным наконечником и стальной иглой быстро уменьшается. Возникновение вторичного короткого замыкания в конечном итоге привело к тепловому побегу.
Долгое время наше понимание эксперимента по акупунктуре литий-ионной батареи основано на внешнем наблюдении за изображением, собранном напряжении и другой информации, чтобы получить внутренний ответ. Впервые метод Токихико Йокошимы позволяет нам «видеть непосредственно». Структурные изменения во внутренней литиево-ионной батарее позволяют нам иметь более глубокое понимание всего процесса экспериментов по акупунктуре, чтобы помочь нам разработать более безопасную литий-ионную батарею.
