فراری حرارتی در باتری لیتیوم یون با توجه به درجه حرارت بالا می تواند تجزیه تجزیه پراکسید آند SEI فیلم، تجزیه مواد فعال الکترود مثبت است و راه حل های الکترولیتی، مقدار زیادی از گاز، و در نتیجه افزایش شدید فشار گاز داخلی باتری یون لیتیوم، باعث انفجار باتری، تعداد زیادی از درجه حرارت بالا ، گاز سمی و قابل اشتعال است از باتری منتشر شد، از آن خواهد شد تهدید جدی برای زندگی و ایمنی مالکیت از مسافران. با اندازه و ظرفیت باتری افزایش، افزایش فراری حرارتی در انتشار گازهای اغلب دو برابر خواهد شد، و بنابراین لازم است نوع و مقدار باتری با ظرفیت بالا فراری حرارتی در گاز در تجزیه و تحلیل دقیق به منظور اقدامات حفاظتی طراحی باتری و قدرت تولید مناسب است.
به تازگی، آلمانی دایملر SaschaKoch، که نوع، مقدار و عوامل موثر بر گاز برای باتری با ظرفیت های مختلف در فراری حرارتی در یک تجزیه و تحلیل دقیق منتشر شد، مطالعات نشان می دهد که شرکت 2، CO، H 2, C2H4، CH 4, C2H6و C 3H6یک باتری لیتیوم یون فرار حرارتی هفت گاز رایج ترین، هیچ همبستگی بین ظرفیت باتری و غلظت گازهای مختلف وجود دارد. فراری حرارتی از ظرفیت باتری و مقدار کل گاز آزاد است که نزدیک به طور متوسط در هر آه ظرفیت 1.96L انتشار گاز مربوط چگالی انرژی باتری و حرارتی دمای ماشه فراری به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار، بهبود چگالی انرژی باتری در هر حجم 1Wh / L، دما کاهش یافته را به دنبال باتری فرار حرارتی 0.42 درجه.] C.
به طور کلی، مقدار گاز تولید شده توسط فراری حرارتی را می توان توسط معادله زیر، که در آن n تعداد مول از گاز است، محاسبه، P فشار گاز است، V حجم گاز، کنترل از راه دور ثابت گاز ایده آل است، T دمای مطلق است، که روش به طور گسترده مورد استفاده در حال حاضر استفاده می شود، اما در واقع، حرارتی گاز فرآیند فراری یک گرادیان دما بسیار بزرگ داخل ظرف مهر و موم شده اند، آن را غیر ممکن به دقت محاسبه حجم گاز.
برای حل این مشکل به Sascha کخ انتخاب N 2به عنوان گاز استاندارد، N 2محتوای در هوا 78.084٪ است، ما معمولا فکر می کنم N 2است یک گاز بی اثر، واکنش در فراری حرارتی در یک باتری لیتیوم یون رخ نمی دهد، به طوری که ما می توانیم قبل و بعد از فرار حرارتی N مقایسه 2تغییر غلظت برای به دست آوردن مقدار گاز تولید شده توسط فرار حرارتی از باتری یون لیتیوم، به عنوان نشان داده شده در معادله زیر محاسبه می شود. گاز برای تعداد گازهای مربوطه، حجم خالی داخل ظرف Vvoid، C N2Vent و C gasVent برای گرما خارج از کنترل پس از ظرف N 2غلظت و غلظت گاز متناظر.
جرم گاز نسبتا ساده است و می تواند با استفاده از حجم و مولی جرم گاز محاسبه شود. همانطور که در فرمول زیر نشان داده شده، mgas جرم گاز است، Mgas جرم مولی گاز مربوطه است و Vm0 حجم مولی گاز ایده آل است.
برای به دست آوردن داده های آزمایشی برای انواع باتری ها، Sascha Koch در مجموع 51 باتری باتری را آزمایش کرد، 41 مورد از باتری های نرم بسته و 10 باتری سخت پوشیده شده بود، که همه آنها سیستم های NCM / گرافیت بود، و نمک لیتیوم الکترولیت LiPF6 و بسیاری از انواع حلالها شامل EC، DMC، DEC و EMC، اطلاعات پایه ای 51 نوع باتری در جدول زیر نشان داده شده است: 51 نوع باتری شامل باتری های نوع قدرت و باتری های نوع انرژی هستند، شکل زیر نشان می دهد رابطه بین چگالی انرژی حجمی باتری و تراکم انرژی وزن، که در آن بخش خط سبز نتایجی مناسب است، می توان از شکل زیر مشاهده کرد که چگالی انرژی حجمی 51 باتری انرژی 2.38 برابر چگالی انرژی وزن است.
در مقایسه با انواع دیگر گاز، CO 2این ویژگی های خاصی دارد. به منظور شبیه سازی فرار حرارتی باتری های لیتیوم یون در عمل، مخزن فشار از یک فضای اتمسفر معمولی استفاده می کند، بنابراین گاز حاوی حدود 21 درصد از O است. 2با توجه به حرارتی بالاتر دمای فراری از باتری به انتشار گاز، بیشتر از گاز قابل احتراق و O هستند 2واکنش رخ می دهد، CO دو بار تولید می شود 2از تصویر زیر CO و CO 2تنوع غلظت منحنی می تواند در آغاز دیده، گاز تولید شده در باتری لیتیوم یون به ندرت، این بار شرکت 2غلظت بسیار بالا است، اما به عنوان گاز تولید شده توسط باتری افزایش می یابد، CO 2غلظت سريع به سرعت در حال افزايش است، عمدتا به علت O در داخل مخزن فشار. 2مقدار آن محدود است، زیرا تعداد گازهای قابل احتراق افزایش می یابد، O 2خسته شده است، در نتیجه CO 2غلظت نیز نسبتا کاهش می یابد، در نهایت به مقدار پایدار می رسد و غلظت CO همراه با O است 2مصرف به تدریج افزایش می یابد.
شکل زیر نشان می دهد که هفت غلظت گاز که بیشترین درصد باتری های لیتیوم یونی را در فرکانس حرارتی، CO 2، CO، H 2, C2H4، CH 4, C2H6و سی 3H6نسبت کل غلظت گاز آزاد شده در فرکانس حرارتی باتری لیتیوم یون به بیش از 99 درصد رسیده است. از شکل زیر می توان دید که بیشترین گاز آزاد در فرار حرارتی CO است. 2، CO و H 2، میزان حجمی به 35.56٪، 28.38٪ و 22.27٪ رسید و به دنبال آن C بود 2H4و CH 4، مقدار حجم به ترتیب به 5.61٪ و 5.26٪ به ترتیب، دو گاز دو بعدی C2H6 و C 3H6غلظت های پایین، به ترتیب 0.99٪ و 0.52٪ هستند.
گاز آزاد شده از فرار حرارتی باتری های لیتیوم یونی عمدتا از تجزیه مواد فعال، الکترولیت ها و گیرنده ها و محتوای بالای CO در گاز حاصل می شود. 2دلیل اصلی غلظت، Sascha Koch معتقد است که LiPF6 و حلال به طور عمده در الکترولیت تجزیه شده در دمای بالا است. ما می دانیم که الکترود مثبت تجزیه خواهد شد و در فرار حرارتی باتری یون لیتیوم آزاد می شود. 2، این O 2با O در هوا 2با الکترولیت واکنش دهید تا ترکیب CO شود 2علاوه بر منابع CO و CO، مقدار کمی از CO وجود دارد. 2کاهش CO بر روی سطح آند به طور کامل شارژ می شود 2به طور عمده به این دلیل که گیرنده (مانند PVDF، CMC) تحت واکنش تجزیه واکنش در الکترودهای منفی، C 2H4گاز به طور عمده از تجزیه فیلم SEI و واکنش EC حلال با لیتیوم فلزی و تجزیه DMC بر روی سطح الکترودهای منفی تولید CH است. 4و سی3H6.
از یافته فوق، غلظت نوع دیگری از گاز تولید شده در فراری حرارتی باتری لیتیوم یون بین مقدار گاز تولید شده است و به طور مستقیم مرتبط نیست، اما حجم گاز تولید شده در فراری حرارتی، اما حضور ظرفیت باتری لیتیوم یون نزدیک رابطه (به عنوان زیر نشان داده شده)، با برازش داده ها، یک رابطه خطی بین تعداد فراری حرارتی در یک باتری لیتیوم یون و ظرفیت سلول تولید گاز پیدا شد، میانگین ظرفیت آه 1.96L گاز را می توان تولید.
اثر باتری لیتیوم یون روند فراری حرارتی نه تنها ظرفیت، چگالی انرژی باتری لیتیوم یون فراری حرارتی است تاثیر قابل توجهی، برای مثال از شکل، ما می توانیم چگالی افزایش انرژی حجم به عنوان یک باتری لیتیوم یون را ببینید، یک باتری لیتیوم حرارتی باتری یون فراری نیز به طور مداوم باعث دمای کاهش می یابد، نتایج اتصالات، چگالی انرژی حجمی از باتری در بهبود 1Wh / L، فراری حرارتی از باتری خواهد دمای ماشه 0.42 ℃ رها کنید. B را می توان از شکل. فراری حرارتی باتری لیتیوم یون باعث شده است بالاتر از درجه حرارت، از دست دادن جرم فراری حرارتی کوچکتر از باتری لیتیوم یون، و یا بالعکس را می توان از تجزیه و تحلیل بالا دیده می شود، بالاتر از چگالی انرژی باتری لیتیوم یون، پایداری حرارتی باتری تفاوت، فراری حرارتی شدید تر است.
ساختار سلول همچنین رفتار فراری حرارتی از یک باتری لیتیوم یون تاثیر می گذارد، به عنوان مثال، می توان از شکل دیده می شود، به تولید با کیفیت بالا بسته نرم حساب سلول باتری برای از دست دادن جرم نسبت گاز، و توده سخت از گاز تولید شده به حساب از دست دادن توده سلولی نسبت نسبتا کم است. این عمدتا به دلیل سلول های سخت می تواند فشار بیشتری در داخل کشور، از انتشار نسخه نهایی از گاز، گاز فشار بالا حمل همراه بخشی از مواد جامد به ترک سلول پورت تسکین می یابد، و در افزایش از دست دادن مواد جامد حاصل را به خود اختصاص، و نرم ساختار باتری کم قدرت است، بنابراین گاز بیشتر احتمال دارد که نشت، بنابراین مواد بیش از حد جامد از باتری حمل نیست.
تحقیقات Sascha Koch نشان می دهد که گاز تولید شده توسط باتری های لیتیوم یون در فرکانس حرارتی عمدتا O است. 2، CO، H 2, C2H4، CH 4، C2H6 و C 3H6هفت نوع گازها که بیش از 99 درصد را تشکیل می دهند، غلظت گازهای مختلف از ظرفیت باطری مستقل است، اما مقدار کل گاز تولید شده نزدیک به ظرفیت باتری است. ظرفیت متوسط در Ah برابر با 1.96 لیتر است و پایداری حرارتی باتری تراکم انرژی باتری نزدیک است. برای هر 1Wh / L از چگالی انرژی حجمی باتری، دمای خروجی حرارتی فرابنفش باتری 0.42 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.
