هارب الحرارية في بطارية ليثيوم أيون نظرا لارتفاع درجة الحرارة يمكن أن يسبب تحلل بيروكسيد التحلل الأنود SEI الفيلم، والتحلل من المواد النشطة القطب الموجب والحل كهربائيا، وكمية كبيرة من الغاز، مما أدى إلى ارتفاع حاد في ضغط الغاز الداخلي للبطارية ليثيوم أيون، مما تسبب في بطارية لتنفجر، وعدد كبير من درجات الحرارة المرتفعة ، يتم تحريرها غاز قابل للاشتعال والسامة من البطارية، سيكون تهديدا خطيرا لحياة وسلامة ممتلكات الركاب. مع حجم وقدرة طاقة البطارية وزيادة، وزيادة هارب الحرارية في إطلاق غازات في كثير من الأحيان سوف تتضاعف، وبالتالي فمن الضروري تحليل تفصيلي لأنواع وكميات الغازات التي تطلقها بطاريات الطاقة ذات السعة الكبيرة في هروب حراري لاتخاذ تدابير وقائية مناسبة في تصميم وإنتاج البطاريات الكهربائية.
في الآونة الأخيرة، ودايملر الألمانية SaschaKoch، الذي أفرج نوع وكمية والعوامل المؤثرة الغاز لبطارية ذات سعة مختلفة في الهروب الحراري في تحليل مفصل، تشير الدراسات إلى أن CO 2، CO، H 2, C2H4، CH 4, C2H6و ج 3H6وتتصل بطارية ليثيوم أيون الحراري هارب سبعة الغاز الأكثر شيوعا، ليست هناك علاقة بين قدرة البطارية وتركيز الغازات المختلفة. هارب الحراري للطاقة البطارية والمبلغ الإجمالي من الغاز صدر عن كثب لمتوسط نصيب آه قدرة إطلاق الغاز 1.96L كثافة الطاقة بطارية والحرارية هارب درجة الحرارة الزناد تتأثر بشكل ملحوظ، وتحسين كثافة الطاقة بطارية في حجم 1Wh / L، انخفضت درجة الحرارة لتحريك البطارية الحرارية هارب 0.42 درجة.] C.
بشكل عام ، يمكن حساب كمية الغاز الناتجة عن الهرب الحراري بالصيغة التالية ، حيث n هي الكمية المولية للغاز ، p هو ضغط الغاز ، V هو حجم الغاز ، Rm هو ثابت الغاز المثالي ، و T هي درجة الحرارة المطلقة ، والتي هي أيضا في الوقت الحاضر ، تم اعتماد الطريقة الأكثر استخدامًا ، ولكن في الواقع ، يحتوي الغاز في العملية الحرارية على تدرج كبير جدًا في درجة الحرارة داخل الحاوية المغلقة ، مما يجعل من المستحيل حساب حجم الغاز بدقة.
من أجل حل هذه المشكلة ، اختار ساشا كوخ ن 2كغاز قياسي ، ن 2المحتوى في الهواء هو 78.084 ٪ ، وعادة ما نعتقد ن 2إنه غاز خامل لا يتفاعل في الهروب الحراري لبطارية ليثيوم أيون ، لذا يمكننا مقارنة الهرب الحراري قبل وبعد N 2يتم حساب التغير في التركيز للحصول على كمية الغاز التي يولدها الهروب الحراري لبطارية الليثيوم أيون ، كما هو موضح في المعادلة التالية. غاز بالنسبة لعدد الغازات المقابلة ، يكون الحجم الفارغ داخل حاوية Vvoid ، C N2Vent و ج gasVent للتخلص من الحرارة بعد الحاوية N 2تركيز وتركيز الغاز المقابل.
كتلة الغاز بسيطة نسبياً ، ويمكن حسابها باستخدام الحجم والكتلة المولية للغاز ، وكما هو موضح في الصيغة التالية ، فإن mgas هي كتلة الغاز ، و Mgas هي الكتلة المولية للغاز المقابل ، و Vm0 هو الحجم المولي للغاز المثالي.
من أجل الحصول على بيانات اختبار لأنواع مختلفة من البطاريات ، قامت Sascha Koch باختبار ما مجموعه 51 بطارية ، منها 41 بطارية ذات بطاريات ناعمة و 10 بطاريات صلبة ، جميعها أنظمة NCM / graphite ، وكان ملح الليثيوم المنحل بالكهرباء. LiPF6 ، والعديد من أنواع المذيبات ، بما في ذلك EC و DMC و DEC و EMC ، يتم عرض المعلومات الأساسية من 51 نوع من البطاريات في الجدول التالي ، وتشمل الأنواع 51 من البطاريات بطاريات "نوع الطاقة" وبطاريات "نوع الطاقة" ، ويبين الشكل التالي العلاقة بين كثافة الطاقة الحجمية للبطارية وكثافة طاقة الوزن ، حيث يكون خط الخط الأخضر هو نتيجة ملائمة ، يمكن أن نرى من الشكل أن كثافة الطاقة الحجمي لبطاريات الطاقة 51 هي 2.38 ضعف كثافة طاقة الوزن.
مقارنة مع أنواع أخرى من الغازات ، CO 2وله خصائص معينة ، ومن أجل محاكاة الهرولة الحرارية لبطاريات الليثيوم أيون في الممارسة العملية ، تستخدم أوعية الضغط جوًا جويًا عاديًا ، لذلك يحتوي الغاز على حوالي 21٪ من O. 2نظرًا لارتفاع درجة حرارة الغاز الصادر عن البطارية في الهروب الحراري ، ترتبط معظم الغازات القابلة للاشتعال بـ O. 2يحدث رد فعل ، ويتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون مرتين 2من الصورة أدناه CO و CO 2يمكن أن نرى من منحنى التركيز أنه في البداية ، تنتج بطارية ليثيوم أيون القليل جدا من الغاز ، في هذا الوقت 2التركيز مرتفع جدا ، ولكن مع زيادة الغاز الناتج عن البطارية ، CO 2ينخفض التركيز بسرعة ، ويرجع ذلك أساسا إلى O داخل وعاء الضغط. 2الكمية محدودة ، حيث يزداد عدد الغازات القابلة للاشتعال ، O 2استنفدت ، مما أدى إلى CO 2كما ينخفض التركيز نسبيًا ، ليصل في النهاية إلى قيمة ثابتة ، وتركيز CO مع O 2الاستهلاك يتزايد تدريجيا.
يوضح الشكل أدناه تركيزات الغاز السبعة التي لديها أعلى نسبة من بطاريات الليثيوم أيون التي تم إطلاقها في حراري هارب ، CO 2، CO، H 2, C2H4، CH 4, C2H6و ج 3H6شكلت نسبة التركيز الكلي للغاز المنطلق في الهروب الحراري لبطاريات الليثيوم أيون أكثر من 99٪ ، من الشكل أدناه ، يمكن ملاحظة أن أكثر الغازات المحررة في الهروب الحراري هي CO. 2و CO و H 2، بلغ جزء حجم 35.56 ٪ ، 28.38 ٪ و 22.27 ٪ ، تليها C 2H4و CH 4، بلغ حجم جزء 5.61 ٪ و 5.26 ٪ ، على التوالي ، وهما آخر الغازات C2H6 و C 3H6تركيزات منخفضة ، 0.99 ٪ و 0.52 ٪ ، على التوالي.
إن الغاز المنبعث من الهوائي الحراري لبطاريات الليثيوم أيون مشتق بشكل رئيسي من تحلل المواد الفعالة ، والكهارل والمجلدات ، ومحتوى ثاني أكسيد الكربون العالي في الغاز. 2السبب في التركيز ، Sascha Koch يعتقد أن LiPF6 والمذيبات تتحلل بشكل رئيسي في المنحل بالكهرباء في درجة حرارة عالية.نحن نعرف أن القطب الموجب سوف يتحلل ويطلق في الهروب الحراري من بطارية ليثيوم أيون. 2، هذه يا 2مع O في الهواء 2سوف تتفاعل مع المنحل بالكهرباء لتشكيل ثاني أكسيد الكربون 2بالإضافة إلى مصادر CO و CO ، هناك كمية صغيرة من CO. 2يحدث التخفيض على سطح الأنود المشحون بالكامل لتشكيل CO. H 2ويرجع ذلك أساسا إلى الموثق (مثل PVDF ، CMC) يخضع لرد فعل التحلل الاختزالي في القطب السالب ، C 2H4الغاز هو أساسا من تحلل فيلم SEI ، ورد فعل مذيب EC مع معدن Li ، وتحلل DMC على سطح القطب الكهربائي السالب ينتج CH. 4و ج3H6.
من البحث السابق ، وجد أنه لا توجد علاقة مباشرة بين تركيز أنواع مختلفة من الغازات الناتجة عن بطارية أيونات الليثيوم في الهروب الحراري وكمية الغاز المولدة ، ولكن حجم الغاز المتولد في الهروب الحراري يرتبط ارتباطًا وثيقًا بسعة بطارية أيونات الليثيوم. العلاقة (كما هو موضح في الشكل أدناه) ، من خلال تركيب البيانات ، وجدت أن هناك علاقة خطية بين كمية الغاز التي تولدها بطارية ليثيوم أيون في الهروب الحراري وسعة البطارية ، ويمكن أن ينتج متوسط قدرة كل Ah 1.96L من الغاز.
تأثير بطارية ليثيوم أيون عملية هارب الحرارية ليس فقط القدرات، وكثافة الطاقة من الهروب الحراري بطارية ليثيوم أيون لديه تأثير كبير، على سبيل المثال من هذا الرقم، يمكننا أن نرى كثافة الطاقة ارتفاع حجم بمثابة بطارية ليثيوم أيون، وبطارية ليثيوم الحرارية بطارية أيون هارب أيضا يؤدي باستمرار هو انخفاض درجة الحرارة، والنتائج المناسب، وكثافة الطاقة الحجمية للبطارية في تحسين 1Wh / L، هارب الحراري للبطارية ستنخفض درجة الحرارة الزناد 0.42 ℃. ويمكن رؤية ب من FIG. يتم تشغيل هارب الحراري بطارية ليثيوم أيون ارتفاع درجة الحرارة، وفقدان كتلة هارب الحرارية أقل من بطارية ليثيوم أيون، أو العكس بالعكس يتبين من التحليل الوارد أعلاه، وارتفاع كثافة الطاقة من بطارية ليثيوم أيون، والاستقرار الحراري للبطارية الفرق، وهارب الحرارية أكثر كثافة.
يؤثر هيكل الخلية أيضا سلوك هارب الحرارية من بطارية ليثيوم أيون، على سبيل المثال، يمكن أن ينظر إليه من هذا الرقم، لإنتاج حزمة الناعمة حسابات خلية بطارية ذات جودة عالية لفقدان كتلة من نسبة الغاز، وكتلة صلبة من الغاز المنتج حسابات خلية فقدان كتلة نسبة منخفضة نسبيا. هذا هو السبب الرئيسي الخلية الصعبة يمكن أن تتراكم لمزيد من الضغط في الداخل، الإصدار الأخير من الغاز والغاز ذات الضغط العالي التي تحمل على طول جزء من مادة صلبة إلى مغادرة الخلية ميناء الإغاثة، مما أدى إلى زيادة فقدان المواد الصلبة تمثل، وناعمة هيكل البطارية منخفض في القوة ، لذلك من المرجح أن يتسرب الغاز ، لذلك لا يحمل الكثير من المواد الصلبة بعيدا عن البطارية.
تظهر أبحاث ساشا كوخ أن الغاز الذي تنتجه بطاريات الليثيوم أيون في الهروب الحراري هو بشكل أساسي O. 2، CO، H 2, C2H4، CH 4و C2H6 و C 3H6سبعة أنواع من الغازات ، تمثل أكثر من 99 ٪ ، وتركيز الغازات المختلفة مستقلة عن قدرة البطارية ، ولكن الكمية الإجمالية من الغاز المتولدة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بسعة البطارية ، ومتوسط السعة لكل Ah هو 1.96L ، والاستقرار الحراري للبطارية ترتبط كثافة طاقة البطارية ارتباطًا وثيقًا ، فكل 1Wh / L من كثافة الطاقة الحجميّة للبطارية ، تنخفض درجة حرارة الزناد الحراري للبطارية بمقدار 0.42 درجة مئوية.
