때문에 고온으로 리튬 이온 전지의 열 폭주가 배터리가 고온 다수의 폭발 원인 과산화물 분해 음극 SEI 막, 양극 활물질과 전해액, 리튬 이온 전지의 내부 가스 압력의 급격한 증가의 결과로, 다량의 가스의 분해의 분해가 발생할 수있다 가연성 및 독성 가스가 배터리에서 분리 될 때, 그것은 증가 크기와 배터리의 용량. 삶과 승객의 재산 안전에 심각한 위협이 될 것입니다, 가스의 방출에 열 폭주 증가는 두 배가 될 것이다 자주, 따라서 필요가있다 열 폭주시 대용량 전원 배터리에 의해 방출되는 가스의 유형 및 양에 대한 상세한 분석을 통해 전원 배터리 팩의 설계 및 생산에 적절한 보호 조치를 취합니다.
최근 종류, 수량 및 상세한 분석의 열 폭주의 용량이 다른 전지에 대한 가스의 영향을 미치는 요인을 해제 독일 다임러 SaschaKoch는 연구가 보여 CO 2, CO, H 2, C2H4, CH 4, C2H6그리고 C 3H6리튬 이온 전지의 열 폭주 일곱 일반적인 가스, 전지 용량 및 다른 가스의 농도와 상관 관계가 없다. 배터리 용량 및 방출 가스의 총 양의 열 폭주 밀접 아 용량 가스 방출 1.96L 당 평균 관련된 전지의 에너지 밀도와 열 폭주 트리거 온도가 크게 영향 볼륨 1WH / L 당 개선 된 전지의 에너지 밀도, 온도는 전지의 열 폭주 0.42 °의 트리거 떨어졌다.] C.
일반적으로, 열 폭주에 의해 생성 된 가스의 양은 다음 식에 의해 계산 될 수있다. 여기서, n은 가스의 몰량, p는 가스의 압력, V는 가스의 부피, Rm은 이상 기체 상수, T는 절대 온도이다. 현재 가장 널리 사용되는 방법이 채택되었지만 실제로 열 폭주 과정의 가스는 밀폐 용기 내부에 매우 큰 온도 구배를 가지기 때문에 가스의 부피를 정확하게 계산할 수 없습니다.
이 문제를 해결하기 위해 Sascha Koch는 N 2표준 가스로서 N 2대기 중 콘텐츠는 78.084 %이며 일반적으로 N 2그것은 리튬 이온 배터리의 열 폭주에서 반응하지 않는 불활성 가스이므로 N 전후의 열 폭주를 비교할 수 있습니다 2농도 변화는 다음 식과 같이 리튬 이온 배터리의 열 폭주에 의해 생성 된 가스의 양을 구하기 위해 계산됩니다. 가스 상응하는 기체의 수에 대해, Vvoid 용기 내부의 빈 체적, C N2Vent 그리고 C 가스 벤트 콘테이너 N 후에 제어 불능을 위해 2해당 가스의 농도와 농도.
가스의 질량은 비교적 간단하며 가스의 부피 및 몰 질량을 사용하여 계산할 수 있습니다. 다음 공식 에서처럼 mgas는 가스 질량, Mgas는 해당 가스의 몰 질량, Vm0는 이상 기체의 몰 부피입니다.
배터리의 종류에 대한 테스트 데이터를 획득하기 위해, 샤샤 코크 (41)는 소프트 팩 전지이고 51 테스트 배터리의 총 배터리 (10)가 어렵고, 모든 전지 NCM / 흑연 시스템, 리튬 염이있다 LiPF6를하고 EC, DMC 12 월 및 EMC를 포함한 각종 용매 셀 기본 정보 (51) 종류가 아래와 같이. 세포를 포함하는 '전원 형'셀 '에너지 타입 「배터리,도 1의 디스플레이 (51) 종류. 녹색 라인에 맞는 결과.도 51에서 알 수있는 전지의 체적 에너지 밀도, 중량 에너지 밀도와의 관계는, 전지의 단락의 체적 에너지 밀도는 2.38 배 중량 평균 에너지 밀도이다.
다른 종류의 가스와 비교하여, CO 2실제로 리튬 이온 배터리의 열 폭주를 시뮬레이션하기 위해 압력 용기는 일반적인 대기를 사용하기 때문에 가스에는 O가 약 21 % 포함되어 있습니다. 2열 폭주시에 배터리에 의해 방출되는 가스의 온도가 높기 때문에, 대부분의 가연성 가스는 O와 관련 될 것이다. 2반응이 일어나고, CO가 두 번 생성된다. 2아래 사진에서 CO와 CO 2농도 곡선에서 처음에는 리튬 이온 배터리가 매우 적은 양의 가스를 발생시키는 것을 볼 수 있는데, 이때 CO 2농도는 매우 높지만 배터리에 의해 생성 된 가스가 증가함에 따라 CO 2주로 압력 용기 내부의 산소 때문에 농도가 급격히 떨어집니다. 2가연성 기체의 수가 증가함에 따라 수량이 제한됩니다. 2지친 결과, CO 2농도는 또한 상대적으로 감소되어 결국 안정한 값에 도달하고, O와 함께 CO의 농도 2소비는 점차 증가하고 있습니다.
아래 그림은 열 폭주시 방출되는 리튬 이온 배터리의 가장 높은 비율을 갖는 7 가지 가스 농도를 보여줍니다 2, CO, H 2, C2H4, CH 4, C2H6그리고 C 3H6리튬 이온 배터리의 열 폭주시 배출 가스의 총 농도 비율은 99 % 이상을 차지합니다 아래 그림에서 열 폭주시 가장 많이 방출되는 가스는 CO입니다. 2, CO 및 H 2, 부피 분율은 35.56 %, 28.38 % 및 22.27 %에 이르렀으며,이어서 C 2H4그리고 CH 4, 부피 분율은 각각 5.61 % 및 5.26 %에 이르렀고, 마지막 두 가스 인 C2H6 및 C 3H6농도는 각각 0.99 % 및 0.52 %로 낮습니다.
리튬 이온 배터리의 열 폭주로 방출되는 가스는 주로 활성 물질, 전해질 및 바인더의 분해와 가스의 높은 CO 함량에 기인합니다. 2농도를 야기 샤샤 코흐의 LiPF6 전해액의 주요 용매 및 열분해 결과에서, 우리는 양극, 리튬 이온 전지의 열 폭주 O 분해를 발생하는 것을 알고있다 2,이 O 2공기 중의 O 2전해질과 반응하여 CO를 형성합니다. 2CO와 CO의 원천 이외에도 소량의 CO가 있습니다. 2환원은 완전히 충전 된 양극의 표면에서 발생하여 CO를 형성한다 .H 2주로 바인더 (PVDF, CMC 등)가 음극에서 환원 분해 반응을하기 때문에 C 2H4가스는 주로 SEI 필름의 분해 및 EC 용매와 금속 Li의 반응 및 음극 표면에서의 DMC의 분해로 CH를 생성한다. 4그리고 C3H6.
상기 결과로부터, 생성 된 가스의 양 사이의 리튬 이온 전지의 열 폭주 발생 가스의 종류의 농도와 직접 관련되지 않고, 열 폭주 발생 가스량하지만 근접 리튬 이온 배터리 용량의 존재 관계는 (아래와 같이), 데이터를 맞춤으로써, 선형 관계는 리튬 이온 전지의 열 폭주의 개수 및 상기 가스 발생 전지 용량 사이에서 발견 된, 평균 용량 가스 아 1.96L가 생성 될 수있다.
리튬 이온 전지의 열 폭주 처리의 효과뿐만 아니라 용량이 리튬 이온 전지의 열 폭주의 에너지 밀도는 도면에서 예를 들어, 우리는, 리튬 이온 전지 등의 리튬을 상승 체적 에너지 밀도를 크게 영향을 볼 수있다 열 폭주 이온 전지도 연속적 1WH / L을 향상 당 전지의 체적 에너지 밀도는 전지의 열 폭주가 트리거 온도 0.42 ℃ 드롭되며, 온도가 감소 피팅 결과를 발생시킨다. B는도에서 알 수있다. 리튬 이온 전지의 열 폭주가 상기 분석에서 알 수있는 높은 온도, 리튬 이온 전지의 열 폭주 작은 질량 감소, 또는 그 반대를 유발하고, 리튬 이온 전지 중 높은 에너지 밀도, 전지의 열 안정성 차이, 더 강한 열 폭주.
셀 구조는 또한 예를 들어, 가스 비율의 질량 감소를위한 고품질 소프트 팩 전지 셀 계정을 생성하기 위해, 도면에서 본, 및 생산 가스의 하드 질량 세포 질량 감소를 차지 될 수 있고, 리튬 이온 전지의 열 폭주 동작에 영향 비율이 하드 셀 차지 고체 손실 증가의 결과로, 내부에 상기 릴리프 포트 셀을 떠나야 고체 물질의 일부분을 따라 운반 가스, 고압 가스의 최종 방출에 큰 압력을 축적 할 수 있기 때문에 주로, 촉감. 비교적 낮은 하부 구조 전지 팩의 강도이므로 가스가 누출 할 가능성이 있으며, 따라서 배터리로부터 멀리 너무 고체 물질이어야한다.
Sascha Koch의 연구에 따르면 열 폭주시 리튬 이온 배터리가 생성하는 가스는 주로 O입니다. 2, CO, H 2, C2H4, CH 4, C2H6 및 C 3H6가스 7 종류가 다른 가스 용량 배터리의 농도에 관계없이 99 % 이상을 차지하지만, 가스 발생의 총량 밀접 아 용량 1.96L 가스별로 배터리의 용량과 관련되어 열 안정성, 배터리를 생성 밀접 전지의 에너지 밀도와 관련되며, 상기 승강 1WH L의 부피 당 전지의 에너지 밀도는 전지의 열 / 트리거 온도 폭주 0.42 ℃ 하락할 것이다.
