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鋰電池安全性評(píng)估及測(cè)試方法

來(lái)源:存能電氣  日期:2018-11-02 11:11  瀏覽量:

  鋰電池安全性評(píng)估及測(cè)試方法。今年來(lái)鋰電池在電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池方面安全事故頻發(fā)。如何對(duì)鋰電池的安全性進(jìn)行評(píng)估及測(cè)試,更好的預(yù)防鋰電池安全事故的產(chǎn)生一直是業(yè)內(nèi)較為關(guān)注的一個(gè)點(diǎn)。

  鋰電池的溫度顯示了顯示了電池的熱狀態(tài),其中所存在的本質(zhì)是鋰電池產(chǎn)熱和傳熱的結(jié)果。研究鋰電池的熱特性,及其在不同狀態(tài)下的產(chǎn)熱和傳熱特性,能夠讓我們認(rèn)識(shí)到鋰電池內(nèi)部發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)的主要途徑。

電動(dòng)車(chē)起火.jpg

  不安全行為

  鋰電池的不安全行為,包括電池在過(guò)充過(guò)放、快速充放電、短路、機(jī)械濫用條件和高溫?zé)釠_擊等情況,容易觸發(fā)電池內(nèi)部的危險(xiǎn)性副反應(yīng)而產(chǎn)生熱量,直接破壞負(fù)極和正極表面的鈍化膜。

  當(dāng)電芯溫度上升到130℃以后,負(fù)極表面的SEI膜分解,導(dǎo)致高活性鋰碳負(fù)極暴露于電解液中發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生的熱量使電池進(jìn)入高危狀態(tài)。

  當(dāng)電池內(nèi)部局部溫度升高到200℃以上時(shí),正極表面鈍化膜分解正極發(fā)生析氧,并繼續(xù)同電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量并形成高內(nèi)壓。當(dāng)電池溫度達(dá)到240 ℃以上時(shí),還伴隨鋰炭負(fù)極同粘結(jié)劑的劇烈放熱反應(yīng)。

  鋰電池安全性評(píng)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(lián)合國(guó)推薦使用的用于危險(xiǎn)品評(píng)估的新型熱分析儀器,可以提供絕熱條件下化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間-溫度-壓力數(shù)據(jù)。

  ARC基于絕熱原理設(shè)計(jì),可使用較大的樣品量,靈敏度高,能精確測(cè)得樣品熱分解初始溫度、絕熱分解過(guò)程中溫度和壓力隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),尤其是能給出差示掃描量熱法和差熱分析法等無(wú)法給出的物質(zhì)在熱分解時(shí)的壓力緩慢變化過(guò)程。

溫度gai.jpg

  ARC安全性評(píng)估方法

  ARC通過(guò)精確的溫度跟蹤,避免被測(cè)樣品與環(huán)境的熱量交換,從而可以提供一個(gè)近似絕熱的環(huán)境,主要對(duì)被測(cè)樣品的放熱行為進(jìn)行測(cè)試分析。

  除了測(cè)試熱失控,利用ARC可以提供絕熱環(huán)境的特點(diǎn),將ARC與直流恒流源、充放電設(shè)備聯(lián)用,可以測(cè)試電池的比熱容及充放電過(guò)程的絕熱溫升。

  鋰電池的溫度問(wèn)題對(duì)于鋰電池的安全性有很大的影響。使用的環(huán)境本身也是有一定的溫度的,而鋰電池在使用的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生溫度。重要的是,溫度會(huì)對(duì)鋰電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生較大的影響,溫度過(guò)高甚至?xí)p害鋰電池的使用壽命,嚴(yán)重的情況下會(huì)引發(fā)鋰電池的安全問(wèn)題。

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