鋰電池安全性評(píng)估與測(cè)試方法分析
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-01 09:17
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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。
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(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、絕熱分解過程中溫度和壓力隨時(shí)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(shí)的壓力緩慢變化過程。
ARC安全性評(píng)估方法
ARC通過精確的溫度跟蹤，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程的絕熱溫升。
