锂离子电池内部短路造成的安全性问题

来源 |锂电前沿

导读:锂离子电池安全事件经常出现在新闻中。尽管灾难性故障是罕见的,但与电池热失控反应相关的高社会经济风险也不容忽视,最近的高调事件就证明了这一点。在所有已知的电池失效模式中,内部短路(ISC)是锂离子电池的首要安全问题。然而,对于LIB在ISC环境下的电化学安全行为的清晰描述仍有待于充分确定。在北航和华为的研究人员提出一种机械压痕技术,它能够产生高度重复和可控的ISC模式,使LIBS的电化学安全行为可以根据电荷状态、ISC电阻和电极面积进行分类。通过实验、数值模拟和分析相结合,结果确定了各种电化学响应的基本机理。在了解到复杂的电化学现象发生在ISC触发后,对ISCs的安全边界进行了考察,并建立了ISCs后LIBS的电化学行为图。预计这一发现将为电池安全设计、制造、监控和使用带来新的机遇,并对电池密集型、移动性和绿色社会产生有益的影响,从而大大减少电池安全方面的担忧。该文章发表在2018年的Journal

of Materials Chemistry A上。

御尊棋牌游戏1.实验

御尊棋牌游戏1.1 穿刺测

御尊棋牌游戏实验设备如图1a所示,电池样品由华为公司提供,并由BK6808AR可充电电池性能测试设备与控制计算机一起充电到指定的SOC值。然后,电池放置在压缩测试平台上(直径110毫米),两个电极连接到Agilent 34410A数字伏特计(如图1b所示)。采用ANBAI AT4508型多通道温度传感器和K型热电偶对LiB表面温度进行了原位测量。该平台安装在INSTRON 8801万能材料试验机上。同时,用摄像机记录实验现象。

将直径为2mm的钢球放置在电池的中心(如图1b和c所示)。当实验进行时,平台向上移动并将异物挤压到电池中。

同时,电池的正负极的电压和电势随着SOC变化而变化,如图1d和e所示,在我们的研究中提供了在各种SOC值下的电池的电化学状态的清晰图片。

图1 穿透测试的示意图

1.2 接触电阻测量实验

采用INSTRON 2345万能材料试验机作为机械测试平台。接触电阻用Agilent34420A数字电压表测量。

短路电阻采用四探针测试,即An-Ca,Ca-Cu,An-Al,Al-Cu(如图2a所示)。根据相应的组合形式,这些样品被放置在压缩测试平台上,两个电极连接到数字电压表(如图2b和图c所示)。将电池电极试样切割成长80 mm、宽50 mm的长方形。接触区域是一个直径为10毫米的圆。在接触区,活性物质被刮掉,在隔膜上挖一个孔(如图2d所示)。传感器连接区域中的活性物质被剃去。在实验中,压头向下移动接触电极,这确定了接触力与接触电阻的关系。

(责任编辑:御尊棋牌游戏)

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