高溫老化對(duì)于鋰離子電池安全性的影響是什么？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-20 11:29
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老化后的電池采用加速量熱儀（ARC）對(duì)電池的熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試主要分為三個(gè)步驟，首先是加熱，ARC設(shè)備按照5℃的溫度間隔進(jìn)行升溫，升高到某一溫度后，進(jìn)入到下一步：熱平衡，這一過(guò)程大約持續(xù)30min，使得電池與環(huán)境達(dá)到熱平衡，然后進(jìn)入搜尋步驟，如果電池的升溫速度超過(guò)0.05℃／min，則表明電池開(kāi)始自發(fā)熱模式，ARC啟動(dòng)絕熱模式，如果電池的升溫速度超過(guò)1℃／min，則表明電池進(jìn)入到了熱失控狀態(tài)。
ARC測(cè)試中率先達(dá)到200℃的電池為C5，隨后是C4和C3，然后是C2，最后是C1，表明在0%SoC狀態(tài)下老化越嚴(yán)重的電池?zé)岱€(wěn)定越差，同樣我們?cè)?5%SoC狀態(tài)下也觀察到了這一現(xiàn)象，但是隨著SoC進(jìn)一步提高到50%、75%和100%后，熱穩(wěn)定性與電池的老化程度之間就沒(méi)有明確的關(guān)系了。
為了進(jìn)一步分析老化程度對(duì)電池?zé)岱€(wěn)定性的影響，作者繪制了溫升速率曲線圖，從下圖a中能夠看到對(duì)于電池C4和C5熱失控開(kāi)始溫度（溫升速率>1℃／min）為170℃，電池C1、C2和C3熱失控開(kāi)始溫度為180℃；在25%SoC狀態(tài)C1-C5電池的熱失控開(kāi)始溫度基本都在180℃，在50%SoC狀態(tài)下，C5電池?zé)崾Э亻_(kāi)始溫度為160℃，而其他電池的熱失控開(kāi)始溫度則為175℃；75%SoC狀態(tài)下，C5電池的熱失控考試溫度為170℃，其他電池為160℃；100%SoC狀態(tài)下所有電池的熱失控開(kāi)始溫度都在150℃左右。
從這里不難看出，電池的SoC狀態(tài)對(duì)于電池的熱穩(wěn)定性影響最大，隨著電池SoC狀態(tài)的提高，電池的熱失控開(kāi)始溫度顯著降低。電池老化程度對(duì)熱失控溫度的影響主要取決于電池的SoC狀態(tài)，0%SoC狀態(tài)下老化程度大的電池?zé)岱€(wěn)定性較差，在75%SoC狀態(tài)下老化程度較大的電池反而熱穩(wěn)定性較高。
為了使得各個(gè)老化程度的電池的熱失控溫度、自發(fā)熱溫度的對(duì)比更加直觀，作者將其畫成了柱形圖（如下圖所示），其中藍(lán)色部分為無(wú)自發(fā)熱區(qū)域，黃色部分為自發(fā)熱區(qū)域，紅色部分為熱失控區(qū)域。通過(guò)對(duì)比自發(fā)熱和熱失控區(qū)域的黃色和紅色條的長(zhǎng)度就能夠直觀的對(duì)比電池的熱穩(wěn)定性，紅色和黃色區(qū)域越長(zhǎng)則表明電池的熱穩(wěn)定性越差。
