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鋰電池安全性的評估及測試方法了解

鉅大LARGE  |  點擊量:1045次  |  2018年12月16日  

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(fā)。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(chǎn)生一直是業(yè)內(nèi)較為關(guān)注的一個點。

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,能夠讓我們認識到鋰電池內(nèi)部發(fā)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沖擊等情況,容易觸發(fā)電池內(nèi)部的危險性副反應而產(chǎn)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℃以后,負極表面的SEI膜分解,導致高活性鋰碳負極暴露于電解液中發(fā)生劇烈的氧化還原反應,產(chǎn)生的熱量使電池進入高危狀態(tài)。

當電池內(nèi)部局部溫度升高到200℃以上時,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)生劇烈反應產(chǎn)生大量的熱量并形成高內(nèi)壓。當電池溫度達到240℃以上時,還伴隨鋰炭負極同粘結(jié)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acceleratingratecalorimeter,ARC。ARC是聯(lián)合國推薦使用的用于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(shù)據(jù)。

ARC基于絕熱原理設計,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(zhì)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(huán)境的熱量交換,從而可以提供一個近似絕熱的環(huán)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(huán)境的特點,將ARC與直流恒流源、充放電設備聯(lián)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候也會產(chǎn)生溫度。重要的是,溫度會對鋰電池內(nèi)部的化學反應產(chǎn)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(fā)鋰電池的安全問題。

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