鋰電池安全性評估及測試方法. 今年來鋰電池在電動車動力電池方面安全事故頻發. 如何對鋰電池的安全性進行評估及測試, 更好的預防鋰電池安全事故的產生一直是業內較為關注的一個點.
鋰電池的溫度顯示了顯示了電池的熱狀態, 其中所存在的本質是鋰電池產熱和傳熱的結果. 研究鋰電池的熱特性, 及其在不同狀態下的產熱和傳熱特性, 能夠讓我們認識到鋰電池內部發生放熱化學反應的主要途徑.
不安全行為
鋰電池的不安全行為, 包括電池在過充過放, 快速充放電, 短路, 機械濫用條件和高溫熱衝擊等情況, 容易觸發電池內部的危險性副反應而產生熱量, 直接破壞負極和正極表面的鈍化膜.
當電芯溫度上升到130℃以後, 負極表面的SEI膜分解, 導致高活性鋰碳負極暴露於電解液中發生劇烈的氧化還原反應, 產生的熱量使電池進入高危狀態.
當電池內部局部溫度升高到200℃以上時, 正極表面鈍化膜分解正極發生析氧, 並繼續同電解液發生劇烈反應產生大量的熱量並形成高內壓. 當電池溫度達到240 ℃以上時, 還伴隨鋰炭負極同粘結劑的劇烈放熱反應.
鋰電池安全性評估儀器
在鋰電池安全性研究中, 量熱儀是最主要的使用儀器. 最常用的量熱儀是加速量熱儀, 英文名是accelerating rate calorimeter, ARC. ARC是聯合國推薦使用的用於危險品評估的新型熱分析儀器, 可以提供絕熱條件下化學反應的時間-溫度-壓力數據.
ARC基於絕熱原理設計, 可使用較大的樣品量, 靈敏度高, 能精確測得樣品熱分解初始溫度, 絕熱分解過程中溫度和壓力隨時間的變化曲線, 尤其是能給出差示掃描量熱法和差熱分析法等無法給出的物質在熱分解時的壓力緩慢變化過程.
ARC安全性評估方法
ARC通過精確的溫度跟蹤, 避免被測樣品與環境的熱量交換, 從而可以提供一個近似絕熱的環境, 主要對被測樣品的放熱行為進行測試分析.
除了測試熱失控, 利用ARC可以提供絕熱環境的特點, 將ARC與直流恒流源, 充放電設備聯用, 可以測試電池的比熱容及充放電過程的絕熱溫升.
鋰電池的溫度問題對於鋰電池的安全性有很大的影響. 使用的環境本身也是有一定的溫度的, 而鋰電池在使用的時候也會產生溫度. 重要的是, 溫度會對鋰電池內部的化學反應產生較大的影響, 溫度過高甚至會損害鋰電池的使用壽命, 嚴重的情況下會引發鋰電池的安全問題.
