descontrole térmico, em que a bateria de iões de lítio, devido à elevada temperatura pode causar a decomposição de decomposição do peróxido de ânodo filme SEI, a decomposição do material activo positivo eléctrodo e a solução electrolítica, uma grande quantidade de gás, o que resulta em um aumento acentuado na pressão de gás interna da bateria de iões de lítio, causando a explosão da bateria, um grande número de alta temperatura , gás inflamável e tóxica é libertado a partir da bateria, que vai ser uma séria ameaça para a vida e a segurança de propriedade dos passageiros. com o aumento do tamanho e capacidade de carga da bateria, aumento de fuga térmica na libertação de gases, muitas vezes, ser dobrada, e, por conseguinte, é necessário tipos e quantidades de bateria de grande capacidade fuga térmica no gás liberado em uma análise detalhada, a fim de levar o projeto da bateria e do poder de produção de medidas de protecção adequadas.
Recentemente, a Daimler SaschaKoch alemão, que lançou o tipo, quantidade e fatores que influenciam de gás para diferentes bateria de capacidade em fuga térmica em uma análise detalhada, os estudos mostram que o CO 2, CO, H 2, C2H4CH 4, C2H6E C 3H6Uma bateria de iões de lítio fugitivo sete gás mais comum térmico, não existe uma correlação entre a capacidade da bateria e a concentração dos diferentes gases. Fugitivo térmica da capacidade da bateria e a quantidade total de gás liberado está intimamente relacionado com a média por Ah capacidade 1.96L libertação de gás densidade de energia da bateria e temperatura gatilho fuga térmica significativamente afectados, a melhoria da densidade de energia da bateria por volume 1Wh / L, a temperatura caiu para desencadear bateria térmica fugitivos 0,42 graus.] C.
Em geral, a quantidade de gás gerado pela fuga térmica pode ser calculada pela seguinte fórmula, onde n é a quantidade molar de gás, p é a pressão do gás, V é o volume do gás, Rm é a constante ideal do gás e T é a temperatura absoluta, que também é Atualmente, o método mais amplamente utilizado é adotado, mas na verdade, o gás no processo de fuga térmica também tem um gradiente de temperatura muito grande dentro do recipiente vedado, o que torna impossível calcular com precisão o volume do gás.
A fim de resolver este problema, Sascha Koch escolheu N 2Como um gás padrão, N 2O conteúdo no ar é 78,084%, geralmente pensamos N 2É um gás inerte que não reage na dissipação térmica de uma bateria de iões de lítio, pelo que podemos comparar a fuga térmica antes e depois de N 2A mudança de concentração é calculada para obter a quantidade de gás gerada pela fuga térmica da bateria de íons de lítio, conforme mostrado na equação a seguir. Gás Para o número de gases correspondentes, o volume vazio dentro do contêiner Vvoid, C N2Vent E C gasVent Para o calor fora de controle após o recipiente N 2Concentração e concentração do gás correspondente.
A massa do gás é relativamente simples e pode ser calculada usando o volume e a massa molar do gás Como mostrado na fórmula a seguir, mgas é a massa do gás, Mgas é a massa molar do gás correspondente e Vm0 é o volume molar do gás ideal.
A fim de obter dados de teste para diferentes tipos de baterias, Sascha Koch testou um total de 51 baterias, das quais 41 eram soft pack e 10 eram hard shell, todas NCM / grafite, e o eletrólito lítio era LiPF6, e muitos tipos de solventes, incluindo EC, DMC, DEC e EMC, as informações básicas de 51 tipos de baterias são mostradas na tabela a seguir: 51 tipos de baterias incluem baterias tipo 'energia' e 'tipo energia', a figura a seguir mostra A relação entre a densidade de energia volumétrica da bateria e a densidade de energia do peso, na qual o segmento de linha verde é o resultado de ajuste, pode ser visto a partir da figura que a densidade de energia volumétrica das 51 baterias de energia é 2,38 vezes a densidade de energia do peso.
Em comparação com outros tipos de gases, o CO 2Ele tem certas peculiaridades: para simular a fuga térmica das baterias de íons de lítio, na prática, o vaso de pressão usa uma atmosfera atmosférica comum, então o gás contém cerca de 21% de O. 2Como a temperatura do gás liberado pela bateria na fuga térmica é alta, a maioria dos gases combustíveis será associada a O. 2Reação ocorre, CO é produzido duas vezes 2Da foto abaixo CO e CO 2Pode ser visto a partir da curva de concentração que, no início, a bateria de íons de lítio gera muito pouco gás, neste momento CO 2A concentração é muito alta, mas como o gás produzido pela bateria aumenta, o CO 2A concentração cai rapidamente, principalmente por causa do O dentro do vaso de pressão. 2A quantidade é limitada, conforme aumenta o número de gases combustíveis, O 2Exausta, resultando em CO 2A concentração também é relativamente reduzida, alcançando um valor estável, e a concentração de CO junto com O 2O consumo está aumentando gradualmente.
A figura abaixo mostra as sete concentrações de gás que apresentam a maior porcentagem de baterias de íons de lítio liberadas em fuga térmica, CO 2, CO, H 2, C2H4CH 4, C2H6E C 3H6A relação entre a concentração total de gás liberado na fuga térmica da bateria de íons de lítio representou mais de 99%. A partir da figura abaixo, pode ser visto que o gás mais liberado na fuga térmica é o CO. 2, CO e H 2, a fração volumétrica atingiu 35,56%, 28,38% e 22,27%, seguida de C 2H4E CH 4, a fração volumétrica atingiu 5,61% e 5,26%, respectivamente, os dois últimos gases C2H6 e C 3H6As concentrações são baixas, de 0,99% e 0,52%, respectivamente.
O gás liberado da fuga térmica de baterias de íons de lítio é derivado principalmente da decomposição de substâncias ativas, eletrólitos e ligantes, e do alto teor de CO no gás. 2A razão para a concentração, Sascha Koch acredita que LiPF6 e solvente são principalmente decompostos no eletrólito a alta temperatura.Nós sabemos que o eletrodo positivo vai se decompor e liberar na fuga térmica da bateria de iões de lítio. 2, esses O 2Com o no ar 2Irá reagir com o eletrólito para formar CO 2Além das fontes de CO e CO, existe uma pequena quantidade de CO. 2Redução ocorre na superfície do ânodo totalmente carregado para formar CO. H 2Principalmente porque o aglutinante (como PVDF, CMC) sofre uma reação de decomposição redutiva no eletrodo negativo, C 2H4O gás é principalmente a partir da decomposição do filme SEI, e a reação do solvente CE com o metal Li, e a decomposição do DMC na superfície do eletrodo negativo produz CH. 4E C3H6.
A partir dos resultados anteriores, a concentração de diferentes tipos de gás gerado no fuga térmica bateria de iões de lítio entre a quantidade de gás produzido e não está directamente relacionada, mas o volume de gás gerado na fuga térmica, mas a presença da capacidade de lítio bateria de iões de perto relacionamento (como mostrado abaixo), através do ajuste dos dados, uma relação linear entre o número de fuga térmica em uma bateria de iões de lítio e a capacidade da célula de geração de gás, a capacidade média Ah 1.96L de gás pode ser gerado.
Efeito do processo de aceleração térmica lítio bateria de iões, não só a capacidade, a densidade de energia do descontrole térmico bateria de iões de litio tem um impacto significativo, por exemplo, a partir da figura, podemos ver uma densidade de energia de volume crescente como uma bateria de iões de lítio, um lítio bateria de iões de fuga térmica também desencadear continuamente a temperatura é reduzida, os resultados de montagem, a densidade de energia volumétrica da bateria por melhorar 1Wh / L, a instabilidade térmica da bateria vai cair temperatura gatilho 0,42 ℃. b pode ser visto a partir da FIG. uma fuga térmica bateria de lítio é accionado mais alta a temperatura, a fuga térmica menor perda de massa da bateria de iões de lítio, ou vice-versa pode ser visto a partir da análise acima, quanto maior for a densidade de energia da bateria de iões de litio, a estabilidade térmica da bateria a diferença, mais intensa fuga térmica.
A estrutura da bateria também afeta o comportamento térmico das baterias de íons de lítio.Por exemplo, pode ser visto na figura a seguir que a massa de gás produzida pela bateria macia representa uma proporção maior da perda de massa da bateria, enquanto a massa do gás gerada pela bateria de casca dura é responsável pela perda de massa. A proporção é relativamente baixa, principalmente porque a bateria de casca dura pode acumular mais pressão no interior e, finalmente, liberar o gás ao longo da porta de alívio de pressão.O gás de alta pressão transporta algum material sólido para fora da bateria, resultando em um aumento na proporção de perda de sólidos. A estrutura da bateria é baixa em força, então é mais provável que o gás vaze, por isso não leva muito material sólido para longe da bateria.
A pesquisa de Sascha Koch mostra que o gás produzido pelas baterias de íon-lítio na fuga térmica é principalmente O. 2, CO, H 2, C2H4CH 4, C2H6 e C 3H6Sete tipos de gases, representando mais de 99%, a concentração de gases diferentes é independente da capacidade da bateria, mas a quantidade total de gás está intimamente relacionada com a capacidade da bateria.A capacidade média por Ah é de 1.96L, e a estabilidade térmica da bateria é A densidade de energia da bateria está intimamente relacionada Para cada 1Wh / L da densidade de energia volumétrica da bateria, a temperatura de disparo da bateria cai para 0,42 ° C.
