fuga termica nella batteria agli ioni di litio a causa della temperatura elevata può provocare la decomposizione del perossido di decomposizione anodo pellicola SEI, la decomposizione del materiale attivo di elettrodo positivo e la soluzione elettrolitica, una grande quantità di gas, con un conseguente forte aumento nella pressione del gas interna della batteria agli ioni di litio, causando l'esplosione della batteria, un gran numero di alta temperatura , gas infiammabile e tossico viene rilasciato dalla batteria, sarà una seria minaccia per la vita e la sicurezza proprietà dei passeggeri. con l'aumento delle dimensioni e capacità della batteria, aumento deriva termica nel rilascio di gas spesso sarà raddoppiata, e quindi è necessario tipi e le quantità di instabilità termica batteria di grande capacità nel gas liberato in un'analisi dettagliata al fine di adottare misure di protezione disegno della batteria e potenza produzione appropriata.
Recentemente, SaschaKoch e altri della Daimler AG della Germania hanno condotto un'analisi dettagliata dei tipi, delle quantità e dei fattori che influenzano il gas rilasciato dalle instabilità termiche di diverse batterie di potenza. 2, CO, H 2, C2H4, CH 4, C2H6E C 3H6Sono i sette gas più comuni nella fuoriuscita termica delle batterie agli ioni di litio.Non c'è alcuna correlazione tra la concentrazione di gas diversi e la capacità della batteria.La capacità della batteria è strettamente correlata alla quantità totale di gas rilasciata dalla termica instabilità.La capacità media per Ah è 1.96L. La densità di energia della batteria ha un effetto significativo sulla temperatura di innesco della temperatura termica.Per ogni 1Wh / L di aumento della densità di energia del volume della batteria, la temperatura di attivazione termica della batteria scende di 0,42 ° C.
Generalmente, la quantità di gas generato dalla instabilità termica può essere calcolata dalla seguente equazione, dove n è il numero di moli del gas, p è la pressione del gas, V è il volume di gas, Rm è la costante dei gas ideale, T è la temperatura assoluta, che è il metodo più diffuso attualmente in uso, ma in realtà, il gas di processo instabilità termica avrà un grande gradiente di temperatura all'interno del contenitore sigillato, rendendo impossibile calcolare con precisione il volume di gas.
Per risolvere questo problema, Sascha Koch scelto N 2Come gas standard, N 2Contenuti nell'aria è 78,084%, di solito pensiamo N 2È un gas inerte, la reazione non si verifica in fuga termica in una batteria agli ioni di litio, in modo da poter confrontare prima e dopo termica galoppante N 2Numero di variazioni calcolate nella concentrazione del gas di generazione instabilità termica batteria agli ioni di litio, la seguente equazione. Dove V gas Per il numero di gas corrispondenti, il volume vuoto all'interno del contenitore Vvoid, C N2Vent E C gasVent Per il calore fuori controllo dopo il contenitore N 2Concentrazione e concentrazione del gas corrispondente.
Massa del gas è relativamente semplice, può essere ottenuto usando la massa calcolata ed il volume molare del gas, mostrato nella seguente formula, un MGAS massica di gas, MGAS massa molare del rispettivo gas, Vm0 volume molare di un gas ideale.
Per ottenere i dati di test per diversi tipi di batterie, Sascha Koch un totale di 51 batteria testata, in cui 41 è una batteria morbida pacco, la batteria 10 è difficile, tutte le batterie sono sistema / grafite NCM, sale di litio è LiPF6, e vari tipi di solventi, compresi CE, DMC DEC e EMC, 51 tipi di cellule informazioni di base come mostrato di seguito. 51 tipi di cellule comprende alimentazione di tipo 'e batteria a' tipo di energia ", la visualizzazione di fig. la relazione tra la densità densità di energia volume ed energia peso della batteria, in cui la linea verde è un risultato di misura può essere visto dalla figura. 51, paragrafo volumetrico densità di energia della batteria è 2,38 volte il peso densità media di energia.
Rispetto ad altri tipi di gas, CO 2Ha alcune peculiarità: al fine di simulare in pratica l'instabilità termica delle batterie agli ioni di litio, il recipiente a pressione utilizza un'atmosfera atmosferica ordinaria, quindi il gas contiene circa il 21% di O. 2Poiché la temperatura del gas rilasciato dalla batteria nella fuga termica è elevata, la maggior parte dei gas combustibili sarà associata a O. 2La reazione si verifica, la CO viene prodotta due volte 2Dall'immagine sotto CO e CO 2Si può vedere dalla curva di concentrazione che all'inizio la batteria agli ioni di litio genera pochissimo gas, in questo momento CO 2La concentrazione è molto alta, ma con l'aumentare del gas prodotto dalla batteria, CO 2La concentrazione diminuisce rapidamente, principalmente a causa della O all'interno del recipiente a pressione. 2La quantità è limitata, poiché aumenta il numero di gas combustibili, O 2Esausto, risultante in CO 2Anche la concentrazione è relativamente ridotta, raggiungendo infine un valore stabile e la concentrazione di CO insieme a O 2Il consumo sta gradualmente aumentando.
La figura seguente mostra le sette concentrazioni di gas che hanno la più alta percentuale di batterie agli ioni di litio rilasciate in termica, CO 2, CO, H 2, C2H4, CH 4, C2H6E C 3H6Il rapporto tra la concentrazione totale di gas rilasciato nell'acceleratore termico della batteria agli ioni di litio ha rappresentato oltre il 99%. Dalla figura seguente, si può vedere che il gas più liberato nella fuga termica è CO. 2, CO e H 2, la frazione di volume ha raggiunto il 35,56%, il 28,38% e il 22,27%, seguiti da C 2H4E CH 4, la frazione di volume ha raggiunto il 5,61% e il 5,26%, rispettivamente, gli ultimi due gas C2H6 e C 3H6Le concentrazioni sono basse, 0,99% e 0,52%, rispettivamente.
Il gas rilasciato dall'acceleratore termico delle batterie agli ioni di litio deriva principalmente dalla decomposizione di sostanze attive, elettroliti e leganti e dall'elevato contenuto di CO nel gas. 2La ragione della concentrazione, Sascha Koch, ritiene che il LiPF6 e il solvente siano principalmente decomposti nell'elettrolita ad alta temperatura.Sapiamo che l'elettrodo positivo si decomporrà e si scioglierà nella scarica termica della batteria agli ioni di litio. 2, questi O 2Con O in aria 2Reagirà con l'elettrolita per formare CO 2Oltre alle fonti di CO e CO, c'è una piccola quantità di CO. 2La riduzione si verifica sulla superficie dell'anodo completamente carico per formare CO. H 2Principalmente perché il legante (come PVDF, CMC) subisce una reazione di decomposizione riducente all'elettrodo negativo, C 2H4Il gas deriva principalmente dalla decomposizione del film SEI e dalla reazione del solvente CE con il metallo Li, e la decomposizione del DMC sulla superficie dell'elettrodo negativo produce CH. 4E C3H6.
Da quanto sopra illustrato, la concentrazione di diversi tipi di gas generato nella fuga termica batteria agli ioni di litio tra la quantità di gas prodotto e non è direttamente collegata, ma il volume di gas generato in instabilità termica, ma la presenza della capacità della batteria agli ioni di litio close rapporto (come mostrato di seguito), inserendo i dati, una relazione lineare è stata trovata tra il numero di fuga termica in una batteria agli ioni di litio e la capacità delle cellule di generazione di gas, la capacità media Ah 1.96L di gas può essere generato.
Effetti del processo instabilità termica batteria agli ioni di litio non solo la capacità, la densità di energia della instabilità termica batteria al litio ha un impatto significativo, per esempio dalla figura, si può vedere un aumento di densità di energia volume una batteria agli ioni di litio, un litio batteria termica ione fuga continuamente anche innescare temperatura viene ridotta, i risultati adatti, la densità di energia volumetrica della batteria per migliorare 1Wh / L, la deriva termica della batteria scende temperatura di innesco 0,42 ℃. b può vedere dalla fig. una deriva termica batteria agli ioni di litio è attivato maggiore è la temperatura, la deriva termica minore perdita di massa della batteria al litio, o viceversa si può vedere dalla precedente analisi, maggiore è la densità di energia della batteria agli ioni di litio, la stabilità termica della batteria la differenza, la più intensa instabilità termica.
struttura cellulare influenza anche il comportamento instabilità termica di una batteria agli ioni di litio, per esempio, si può vedere dalla figura, per produrre conti celle della batteria soft pack alta qualità a perdita di massa del rapporto gas, e la massa dura di gas prodotto conti perdita massa cellulare rapporto è relativamente basso. questo è soprattutto perché la cella rigido può accumulare una pressione superiore al suo interno, la versione finale di gas, il gas ad alta pressione che trasporta lungo una porzione del materiale solido di lasciare la cellula porta di sfiato, con conseguente aumento della perdita di solidi rappresentato, e morbido La struttura della batteria ha una forza bassa, quindi il gas ha maggiori probabilità di fuoriuscire, quindi non trasporta troppo materiale solido lontano dalla batteria.
Le ricerche di Sascha Koch mostrano che il gas prodotto dalle batterie agli ioni di litio in condizioni di instabilità termica è principalmente O. 2, CO, H 2, C2H4, CH 4, C2H6 e C 3H6Sette tipi di gas, che rappresentano oltre il 99%, la concentrazione di diversi gas è indipendente dalla capacità della batteria, ma la quantità totale di gas generato è strettamente correlata alla capacità della batteria.La capacità media per Ah è di 1,96 L e la stabilità termica della batteria è La densità di energia della batteria è strettamente correlata: per ogni 1Wh / L della densità di energia volumetrica della batteria, la temperatura di attivazione termica della batteria scenderà di 0,42 ° C.
