電池尺寸和短路電阻大小有影響嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-06 08:45
點(diǎn)擊量：次
1.短路點(diǎn)的焦耳熱
以鋁箔和負(fù)極LiC6和C6接觸能量最大，極易起火和爆炸；正負(fù)極銅鋁箔接觸或者活性物質(zhì)的接觸幾乎不會(huì)造成起火爆炸。
2.電池放電的熱
熱量以正負(fù)極銅鋁箔的直接接觸最大，鋁箔和負(fù)極粉料接觸最小
3.短路電阻大于5Ω的情況下不會(huì)出現(xiàn)熱失控
20Ah疊片電池不同情況下的短路研究
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
第一種情況：鋁銅集流體之間的短路
短路區(qū)域的面積：1mm*1mm
短路電阻10mΩ，短路電流300A，≈15C倍率
可能的存在的短路因素：金屬異物刺穿隔膜和電極，負(fù)極極片位移銅鋁箔接觸
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
1.短路點(diǎn)產(chǎn)生的焦耳熱集中在一點(diǎn)上釋放，能夠觀察到局部溫升
2.鋁極耳的溫度接近其熔點(diǎn)(大約600℃)
3.短路之后10s時(shí)，電池表面溫升在200-300℃，短路點(diǎn)局部達(dá)到了700-800℃
第二種情況：正負(fù)極材料之間的短路
短路面積：1mm*1mm
短路電阻~ 20 Ω
短路電流~ 0.16 A (< 0.01 C-rate)
可能存在的短路因素：隔膜穿孔，隔膜在電化學(xué)條件下?lián)p耗
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
圖7 短路點(diǎn)附近的電流密度和電勢(shì)分布
從上圖8我們可以看出：正極電位降低，電子幾乎通過(guò)集流體傳導(dǎo)，短路電流穿過(guò)了活性物質(zhì)涂層。
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
圖8 正負(fù)極活性材料短路后溫度的分布
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
這種條件下的短路的熱特性很難在電池外表面看到，異物刺穿隔膜正負(fù)極材料短路后很可能不會(huì)立即發(fā)生熱失控。下面有個(gè)實(shí)驗(yàn)可以證明：
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
由上面實(shí)驗(yàn)可以看出，隔膜刺穿對(duì)短路區(qū)域的影響，隔膜孔會(huì)逐漸變大，短路電流變大。另外也可以看出不同種類的隔膜對(duì)防止電池?zé)崾Э赜绊懸埠艽蟆?/div>
那么除了使用耐高溫陶瓷隔膜或者結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固的隔膜之外還有沒(méi)其他方法該防止這種是失效模式呢？
鋰電池安全問(wèn)題研究：內(nèi)短路模型
上圖11所示提供了一個(gè)方法：降低短路電阻Rs，可以通過(guò)負(fù)極鍍Li實(shí)現(xiàn)，隨著鍍層的厚度增加，短路內(nèi)阻越來(lái)越小。
