導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 電力安全論文>>正文

離子蓄電池安全性的測(cè)試與研究方法

文檔作者：黃海江喻獻(xiàn)國(guó) 解品瑩文檔來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所能源科學(xué)與技術(shù)研究室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月12日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?2.14 MB 共5頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共5頁(yè)]

本文件共5頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大?。?.14 MB 共5頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：家用電器安全綜合智能測(cè)試系統(tǒng)的研制

上一篇：實(shí)施安全風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)估以創(chuàng)建本質(zhì)安全企業(yè)

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

電源技術(shù)
鋰離子蓄電池安全性的測(cè)試與研究方法
黃海江,喻獻(xiàn)國(guó),解品瑩
(中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所能源科學(xué)與技術(shù)研究室,上海200050
摘要:鋰離子蓄電池的安全性一直受到人們關(guān)注,現(xiàn)在仍然是研究熱點(diǎn)。文章綜述了鋰離子蓄電池安全性的測(cè)試方法,
包括測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試內(nèi)容的實(shí)質(zhì)以及對(duì)安全性的研究方法,如ARC(加速量熱)、DSC(差分熱掃描)、TGA(熱量分析)
XRD(X射線行射)等,以及這些方法在研究材料熱穩(wěn)定性方面的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:鋰離子蓄電池;安全性;安全測(cè)試;熱穩(wěn)定性
中圖分類號(hào):TM912.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002-087X(200501-0052-05
 Testing and investigating method for the safety of lithium-ion
 rechargeable batteries
 HUANG Hai-jiang. YU Xian-guo. XIE Jing-ying
 (Energy Science and Technology Laboratory, Shanghai Institute of Microsystem Information Technology, Chinese Academy of Sciences,
 Shanghai 200050,China)
 Abstract: The safety of lithium-ion rechargeable batteries has been much concerned for many years, especially nowadays. This
 paper summarizes the testing methods including safety standard, essential and evaluation also the investigating methods such
 as ARC, DSC.TGA. XRD. Applications of these methods are introduced in the thermal stability of battery materials including
 cathodes, anodes, and components.
 Key words: lithium-ion rechargeable battery; safety; safety tests; thermal stability
鋰離子蓄電池與其他蓄電池相比具有優(yōu)良的比能量,因此ARC、DSC、TGA、XRD方法等包括這些方法在研究材料熱穩(wěn)
日益受到人們的青睞,近年來(lái)在蜂窩移動(dòng)電話等方面獲得了廣定性方面的應(yīng)用
泛應(yīng)用。但是因?yàn)榭赡艽嬖谥饘黉嚨奈龀鲆约绑w系使用有1鋰離子蓄電池安全性測(cè)試方法和實(shí)質(zhì)
機(jī)電解液,更大電池的安全性和熱失控問(wèn)題倍受關(guān)注。
性能良好的電池,除了應(yīng)具有一定的性能外,如電化學(xué)性
的是在誤用或?yàn)E用條件下如何保證安全,電池在濫用時(shí)由于電能倍率特性、循環(huán)性、溫度特性等還應(yīng)當(dāng)保證在使用及擱置
鋰離子蓄電池在正常使用條件下通常是安全的,人們關(guān)注
期間對(duì)人、儀器裝備沒(méi)有傷害。目前,國(guó)內(nèi)外權(quán)威組織相繼制訂
池內(nèi)一些物質(zhì)發(fā)生放熱反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱,不能及時(shí)擴(kuò)散進(jìn)而了各種鋰離子蓄電池的安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),具體有:
導(dǎo)致熱失控。熱失控會(huì)使電池發(fā)生毀壞,如猛烈的泄氣、破裂并
(1)《家用與商用電池調(diào)查概要》即SU-2054標(biāo)準(zhǔn),由Un
伴隨著著火,因此電池必須在限定的條件下工作,即有限的使
 derwriters Laboratories1993年制訂;
用溫度范圍、充放電倍率、充放電終止電壓等。
(2)《鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)》,即UL1642標(biāo)準(zhǔn),由 Underwriters
鋰離子蓄電池在單個(gè)使用時(shí),配合防過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流裝 Laboratories 191995年制訂第三版
置,安全性可以得到保證;但是對(duì)于組合使用時(shí)情況變得比較
(3)《二次鋰電池安全性評(píng)價(jià)指南》,即JBA標(biāo)準(zhǔn),由Japan
復(fù)雜,尤其表現(xiàn)在充電的復(fù)雜性對(duì)單體電池,充電或放電時(shí) attery Association 19199年制訂;
必須確保不能過(guò)充或過(guò)放,尤其應(yīng)當(dāng)避免過(guò)充,因?yàn)檫^(guò)充會(huì)使
(4)蜂窩電話用鋰離子蓄電池總規(guī)范》(GB/T18287
正極脫出更多的鋰從而在負(fù)極上析出金屬鋰生成鉀枝晶,這是2000)
很顯然的安全因素。脫鋰的正極發(fā)生相變嚴(yán)重影響嵌鋰能力
(5)《鋰離子蓄電池組通用規(guī)范》(GB47-202)
從而降低容量和循環(huán)性。
其他還有IEC標(biāo)準(zhǔn)、軍用標(biāo)準(zhǔn)、空間及航空標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外電
本文綜述了關(guān)于鋰離子蓄電池安全性的測(cè)試方法,包括測(cè)池制造商根據(jù)實(shí)際都制訂了相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),有的甚至制訂了
試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試內(nèi)容的實(shí)質(zhì)等,以及對(duì)安全性的研究方法,如更為苛刻的指標(biāo)以確保產(chǎn)品的安全性
收稿日期:204-02-0
通用的安全測(cè)試項(xiàng)目一般分為四類:
作者簡(jiǎn)介:黃海江(1966),男,黑龍江省人,工程師,博士生,主
a電學(xué):過(guò)充、過(guò)放、外部短路、強(qiáng)制放電
要研究向?yàn)殇囯x子蓄電池及相關(guān)材料
b機(jī)械:跌落、沖擊、釘刺、擠壓、振動(dòng)加速
 Biography: HUANG Hai-jiang( 1966-).male. candidate for Ph D.
c熱:焚燒、沙浴、熱板熱沖擊、油浴、微波加熱
ol29no.152a2005
 1994-2007 China Academic Journal Electronic publishing house.  all rights reserved. http://www.cnki.net
電源技術(shù)
綜
述
d環(huán)境:減壓、浸沒(méi)、高度、抗菌性。
隔膜遮斷、隔膜熔解、正負(fù)極內(nèi)部短路、集流體與粘結(jié)劑反應(yīng)從
不同測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中各測(cè)試項(xiàng)目基本相同,只是根據(jù)電池使用而發(fā)生熔解,過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱從而導(dǎo)致電池不安全新電
場(chǎng)合的不同略有差別。如《鋰離子蓄電池組通用規(guī)范》對(duì)單體池與經(jīng)過(guò)循環(huán)的電池過(guò)充性能會(huì)有差別。如果電池通過(guò)該項(xiàng)測(cè)
電池及電池組分別做了規(guī)定,尤其增加了苛刻的槍擊項(xiàng)目,力試,說(shuō)明電池中的化學(xué)(含電解液的設(shè)計(jì)、材料的選擇、正負(fù)極
丁刺測(cè)試主要是為了模擬電池內(nèi)部短路的電池的容量比例等)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。但是應(yīng)當(dāng)注意,即使
行為;過(guò)充電測(cè)試則是模擬當(dāng)充電器出現(xiàn)故障時(shí)的電池行為;電池通過(guò)了過(guò)充測(cè)試,電池的性能也會(huì)受到嚴(yán)重影響,尤其是
高度與減壓是模擬空氣傳導(dǎo)特殊環(huán)境下的電池行為等?？傊?電池壽命明顯降低。
以上所述的安全測(cè)試方法及其他測(cè)試方法如外短路、擠壓、剪1.2熱箱
切、重物沖擊等都是模擬電池在實(shí)際使用中的各種情況(包括
用來(lái)模擬電池或裝有電池的儀器放在很熱的環(huán)境中的情
電池誤用與濫用)
況下,如放在汽車儀表板上。通常測(cè)試電池在130℃、150℃下
所謂的電池不安全主要是由電池的熱失控造成,假設(shè)電池的耐力,從室溫開(kāi)始對(duì)烘箱以5℃/min程序升溫到實(shí)驗(yàn)溫度。
發(fā)生諸如內(nèi)部短路、大電流放電、過(guò)充電,電池內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生大在該溫度下,隔膜吸熱進(jìn)而發(fā)生熔解,不能使正極與負(fù)極有效
量的熱,導(dǎo)致體系的溫度增加。當(dāng)電池體系達(dá)到較高溫度時(shí),導(dǎo)隔離導(dǎo)致它們直接接觸。其結(jié)果,電池內(nèi)發(fā)生急劇的反應(yīng),產(chǎn)生
致某些分解等反應(yīng)的發(fā)生,造成電池?zé)崾Э丶由想娊庖阂兹?很大的發(fā)熱現(xiàn)象。極端的情況下,有破裂、起火的可能性。電池
可能發(fā)生著火甚至爆炸。當(dāng)產(chǎn)生的熱量不多時(shí),電池內(nèi)部的溫中所采用隔膜的性能對(duì)電池能否通過(guò)熱箱實(shí)驗(yàn)起著非常重要
度不高,此時(shí)電池處于安全狀態(tài)。熱失控一般用溫度升高來(lái)表的作用。
征,如果熱擴(kuò)散速率高于熱產(chǎn)生速率就不會(huì)發(fā)生熱失控,而如
H. Maleki等人用ARC分析商品電池的熱行為,從圖1
果熱產(chǎn)生大于熱擴(kuò)散就會(huì)使熱在電池內(nèi)部積累,可能出現(xiàn)不安中可見(jiàn)125℃以前電池內(nèi)部只是發(fā)生小的放熱反應(yīng),在熱失控
全事故溫度升高有兩種情況,一種是由于化學(xué)反的放熱使之前電池發(fā)生自加熱反應(yīng),熱量不斷積累,隔膜先后發(fā)生遮斷、
電池產(chǎn)生自加熱,溫度升高到失控點(diǎn),如過(guò)充電和熱箱;另一種收縮、融化、正負(fù)極接觸發(fā)生大面積短路,直至熱失控(開(kāi)始溫
情況是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)使局部產(chǎn)生熱量,伴隨著溫度升高使熱傳度167℃),伴隨電池泄漏、起火甚至爆炸?？梢砸?jiàn)到熱失控發(fā)
播到電池的其他地方,如內(nèi)短路。
°
生時(shí)溫度急速上升。
人們對(duì)商用小容量的鋰離子蓄電池的安全性已經(jīng)研究得
比較徹底,通過(guò)材料的選擇、電池設(shè)計(jì)、保護(hù)線路等可以確保電
池的安全。但是對(duì)車用動(dòng)力電池需要更嚴(yán)格與苛刻的濫用測(cè)
300
試,在此僅以Shin-kobe電器公司輕車電池濫用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為
250
 Thermel
例,見(jiàn)表1。
200
表shin-kobe電器公司輕車電池用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
1
 Tab.1 Abuse test standard of light vehicle cell by
150
 Shin-Kobe Electric Machinery Co
100
0g
80012001600
 Crushf1a
 100Nail penctralion (T0
圖商品子百電池ARC實(shí)驗(yàn)結(jié)果
100130
 Fig. ARC results of commcecial lithum ion batteries
 Oven heat1 soc
10 Drop dowa(10m
可見(jiàn),不同的安全測(cè)試項(xiàng)目反映的是電池不同方面的設(shè)計(jì)
熱水100電
ae0
和性能,了解了安全測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)質(zhì),有助于電池的設(shè)計(jì)和電
60 High kmperaute chargc6
大電 atge cureal cbhugeCIA
池失效原因的分析。
2鋰離子蓄電池安全性研究方法
2.1常用方法介紹
下面僅對(duì)過(guò)充電、熱箱兩個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)質(zhì)進(jìn)行深分2.1.1dsc(Difterential scanning calorimetry方法
析
該方法非常簡(jiǎn)便地研究反應(yīng)速率和控制條件下的反應(yīng)機(jī)
1.1過(guò)充電
理。它測(cè)量的是與材料內(nèi)部熱轉(zhuǎn)變相關(guān)的溫度、熱流的關(guān)系,應(yīng)
目的是考察當(dāng)充電器和電流控制回路同時(shí)失靈時(shí)電池的
用范圍非常廣,特別適合電極材料的研發(fā)、性能檢測(cè)與質(zhì)量控
安全性。一般多用恒流過(guò)充電,制式1C和3C,測(cè)試過(guò)程中在制。它的基本原理是:在程序升溫條件下,測(cè)定試樣的熱性能
5V以前正極中的鋰向負(fù)極晶格中嵌入或在表面沉積,溫度極
圖2為電池成分的DSC試驗(yàn)結(jié)果,可見(jiàn)掃描速率為10℃
緩慢上升:達(dá)到5V以上時(shí),電解液開(kāi)始分解,溫度開(kāi)始上升;min時(shí)各種物質(zhì)的熱量與分解溫度的關(guān)系。
在達(dá)到12V之前,溫度上升很快,可能會(huì)先后發(fā)生如下現(xiàn)象:
 Vol29 No. 53 Jan. 2005
 1994-2007 China Academic Journal Electronic publishing  house. all rights  reserved. http: //www.cnki.net
電源技術(shù)
綜
述
安全因素從而改善安全性。關(guān)于這方面的工作已經(jīng)很多,有的
描述現(xiàn)象并給出初步解釋,有的用各種分析手段研究正負(fù)極材
1000Mn
料的熱行為及各自起的作用。
掃描速10C/min sean rate
j. Yamaki等人用sC研究了不同電解質(zhì)體系中 LiCoO
的熱穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)在190℃和290℃有2個(gè)放熱峰;嵌鋰石墨
在130℃有溫和的熱產(chǎn)生,140℃有個(gè)小放熱峰Ph. h Biensan等
人通過(guò)對(duì)安全測(cè)試失效電池的研究,認(rèn)為是鋁集流體發(fā)生熔
化而非銅.溫度范圍是T=659≤TR≤T=1083℃。正極
的熱穩(wěn)定性及熱產(chǎn)生依賴于顆粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)
0.1010014018
2.2.1正極材料
60100140180220260300340380
對(duì)于 LiCoO22,粒徑越小安全性越差。為了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,
圖電池成分的DsC試驗(yàn)
嵌鋰/脫鋰過(guò)程中鋰離子濃度不超過(guò)0.55mol。過(guò)充電時(shí),
 Fig 2 Simuluted oSC expeameht for cell compener:ts
1-8<0.5,會(huì)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,自放電增大;層狀結(jié)構(gòu)的
2.1.2rc( Accelerating rate calorimetry)方法
 LiCoO2轉(zhuǎn)化、分解成尖晶石結(jié)構(gòu)的CoO4,反應(yīng)式為:
ARC方法即加速量熱儀,特別適合研究電池及材料從穩(wěn)
 Li&amp;amp; Co0,/3 Co,+(1-8)+/3 O2
定到不穩(wěn)定過(guò)渡期的性質(zhì),它可以獲得真實(shí)的時(shí)間、溫度、壓力
因此,導(dǎo)致放電容量減少,并且氧分解、內(nèi)壓升高、溫度上
數(shù)據(jù),靈敏度高,自動(dòng)化程度高以及操作安全。量熱儀用來(lái)提供升,伴隨電解液分解。
熱動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),評(píng)估反應(yīng)體系的潛在危害,有助于了解真實(shí)情
用DSC方法測(cè)得的不同正極材料放熱反應(yīng)峰,通過(guò)貧鋰
況,在研究鋰離子蓄電池安全性上有很大的優(yōu)勢(shì)。
態(tài)比較各自的充電末電壓,表明 LiNiO2在4.1V(對(duì)Li電極)
2.1.3紅外熱成像儀
 LiCoo2在4.3(對(duì)li電極)時(shí)是不穩(wěn)定的;而對(duì)于 Liniar
利用物體對(duì)紅外線的吸收反映出物體的溫度,用來(lái)直觀MzO2,即使在4.7V時(shí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)仍然很平緩。
地監(jiān)視單體電池或電池組在充放電過(guò)程中熱的變化,根據(jù)不同
Z. Zhang用C方法研究三種正極物質(zhì)計(jì)量化學(xué)中,鋰
顏色對(duì)應(yīng)的溫度范圍清楚地知道電池的熱量變化。圖3為電池含量x越小,會(huì)加速物質(zhì)分解;負(fù)極含量x越大,與電解液反
充放電時(shí)的紅外熱成像結(jié)果。
應(yīng)會(huì)釋放大量的熱。
.r.dahn等tga分析 LiCo22 LiNiO2、LiMn
在受熱過(guò)程中氧釋放量,認(rèn)為為保證鋰離子蓄電池的安全必須
使氧釋放量最小,必須優(yōu)選LiMn2O4作為正極材料。
H. Maleki等用XRD方法對(duì)正極材料進(jìn)行不同溫度的
400
預(yù)處理,表明隨著溫度升高,布拉格角增大,(003)間距下降,
說(shuō)明 LiCoo2的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,有氧釋放。
50
H.j. Kweon等研究了表面包覆al2O3、MgO的 LiCoo22
300
在充電態(tài)時(shí)的熱穩(wěn)定性,該方法極大改進(jìn)了電池的充放電速
率,具有很好的安全特性
3c
°
R.. Leising等研究了電池在濫用條件下的反應(yīng)行為,
圖3電池充放電紅外熱成結(jié)果
認(rèn)為當(dāng)電池以0.5C或以上倍率過(guò)充時(shí)電池會(huì)破裂,證明正極
是熱源
還有TGA( Thermogravimetric analysis)、XRD等方法,這2.2.2負(fù)極材料
些方法或獨(dú)立使用或相輔相成,能夠方便地研究鋰離子蓄電池
鋰離子蓄電池負(fù)極的熱產(chǎn)生依賴于粘結(jié)劑的類型與用量、
及其材料的安全性,利用其結(jié)果與電池安全性建立聯(lián)系,而活性物質(zhì)炭的顆粒尺寸、微孔及富鋰程度;SEI膜也對(duì)鋰離子
揭示電池安全性的本質(zhì)
蓄電池的熱穩(wěn)定起一定的作用。Z. Zhang用DSC方法研究表
2.2研究方法的應(yīng)用
明:負(fù)極鋰含量越大,與電解液反應(yīng)會(huì)釋放越多的熱。Phbien
材料的選擇與使用直接影響鋰離子蓄電池的安全性,如正san等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:用PVDF粘結(jié)的人造石墨放熱反應(yīng)
極材料的熱穩(wěn)定性(Lio、 LiINiO、 LiMn)、負(fù)極材料的熱的DSC曲線出現(xiàn)兩個(gè)反應(yīng)溫度120℃和250℃,分別對(duì)應(yīng)鈍
穩(wěn)定性(人造石墨、天然石墨、石油焦等)、SEI膜(體電解質(zhì)化層破裂和粘結(jié)劑與富鋰碳的反應(yīng)。通過(guò)計(jì)算與比較負(fù)極比
膜)形成與穩(wěn)定性、電解液及添加劑(成膜添加劑、防過(guò)充高功正極聚集更多的能量
率、阻燃劑等)對(duì)熱行為的影響等。對(duì)上述材料安全性進(jìn)行清
A. Du Pasquier等用DSC方法研究碳負(fù)極的熱行為,對(duì)
楚地研究有助于對(duì)整個(gè)電池安全性進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。
影響參數(shù)進(jìn)行分析,如鋰嵌入度、循環(huán)次數(shù)、比表面積、粘結(jié)劑
人們力圖研究清楚不安全行為的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理以克服不也認(rèn)為在120~140℃,SE膜轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iCO,嵌鋰碳在300℃
ol29no.54an.2005
 1994-2007 China Academic Journal Electronic publishing house. all rights reserved. http: //www.cnki.net
電源技術(shù)
綜
述
以上與粘結(jié)劑反應(yīng),兩個(gè)反應(yīng)都強(qiáng)烈的依賴于電極的比表面積自加熱、進(jìn)入熱失控;采用DS和TGA提供正負(fù)極的熱穩(wěn)定
和嵌鋰度。
性,對(duì)安全性有了更深刻的認(rèn)識(shí)。他們認(rèn)為:電池自加熱開(kāi)始對(duì)
2.2.3其他材料
安全
應(yīng)于SEI膜分解、電解液的分解和電解液與正負(fù)極物質(zhì)反應(yīng),
電解液:采用DC方法,對(duì)電解液PC: EC DMC(1:電池的熱失控溫度對(duì)應(yīng)于正極材料熱分解的溫度。如下步驟揭
1:3)+LiPF(1mol)進(jìn)行研究表明,電解液引起熱量變化的示了電池內(nèi)熱失控的機(jī)理:首先SEI膜與電解液在負(fù)極上反應(yīng)
作用與兩個(gè)電極相比是很小的。人們合成了比過(guò)充添加劑BP具有一個(gè)慢的熱分解;其次正極分解并和電解液反應(yīng),產(chǎn)生
(Biphenyl)具有更高的氧化電位和長(zhǎng)壽命的添加劑環(huán)己基苯和熱足以使電池內(nèi)部溫度升高到250℃,此時(shí)Li和PVDF發(fā)
加氫氧化二苯撐,可以使電池以2C安全充電到10V
生反應(yīng)
新型電解液阻燃劑MFE(Methyl nonafluobutyl ether)加
目前設(shè)為用于蜂窩電話的電池被證明是安全
入EC、DEC共溶劑中,電池通過(guò)了釘刺測(cè)試,電池內(nèi)溫度上升的,因?yàn)殡姵卦O(shè)計(jì)保證了安全。對(duì)于圓柱型電池由于電池內(nèi)部
緩慢,幾乎不用保護(hù)裝置。氟化烷基磷酸鹽作為阻燃電解質(zhì)具有放于正極端子與電極卷之間的限流裝置,電池過(guò)充時(shí)當(dāng)電
也提高了電池安全性。
解液發(fā)生分解、電池溫度迅速上升時(shí),該裝置開(kāi)始作用并切斷
j.s. Gnanaraj等采用EC、DEC、DMC混合溶劑用ARC電流;而對(duì)于方型鋁殼電池內(nèi)部沒(méi)有限流裝置,并且由于鋁比
研究不同電解質(zhì)溶液在40~350℃的熱穩(wěn)定性,出電解質(zhì)的較軟、易變形,只能靠電池外部裝置保證安全采用鋁包裝膜制
穩(wěn)定排序:Li(O2cf2cf)2、lipfcf2cf)、lipf、 LiCIO44
作的聚合物電池,盡管電池內(nèi)部也沒(méi)有限流裝置,但是周密的
電池隔膜:鋰離子蓄電池隔膜一般使用多孔性聚稀烴,如設(shè)計(jì)加上電池外安全裝置使電池更安全,尤其對(duì)于蜂窩電話使
PE、PP,單層、多層或復(fù)合膜。表2為隔膜材料的遮斷溫度、熔用的情況,這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在聚合物電池中普及
點(diǎn)膜破裂溫度,不同的制造方法溫度有所不同
車用動(dòng)力電池系統(tǒng)比較復(fù)雜,它是把電池串聯(lián)或并聯(lián)組合
表2隔膜材料的遮斷溫度、熔點(diǎn)、膜破裂溫度
使用,不僅要求電池在容量、內(nèi)阻、放電平臺(tái)等方面匹配一致,
 Tab.2 Shut-down, melting-point and rupture
還要考慮電池組的熱管理,所以都要求外加智能電源管理系
 temperature of polyclefin membrane
統(tǒng)。圖4分別表示EV/HEV電池組。目前,關(guān)于電動(dòng)車電池和混
 Shut dwRupture Melting
 Materia Tempcratum' rerpentures Tempenurere
合動(dòng)力車電池的設(shè)計(jì)與研究是一個(gè)熱點(diǎn),尤其安全性、可靠性、
10133
壽命是焦點(diǎn)。
PP156-161
 PP-PE-PP 134-135
165
隔膜的物理性質(zhì)如厚度、孔隙率等同樣影響安全性,為保
證電池的安全,一般孔隙率低于50%,厚度為20m以上。
DSC測(cè)出隔膜的主要溫度效應(yīng)是聚合物的熔化,為吸熱反應(yīng)
測(cè)得的能量為PP90J/g,PE190J/g,因此不會(huì)引起電池?zé)?
穩(wěn)定性的衰退。
鋰離子蓄電池的安全對(duì)策之一是隔膜的電流遮斷性。該性
能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)在較高的溫度下多孔結(jié)構(gòu)的基體聚合物發(fā)生
熔
化,從而導(dǎo)致微孔結(jié)構(gòu)關(guān)閉、阻抗迅速增加而使電流不能通
過(guò)。遮斷溫度過(guò)低,電池很容易失去性能過(guò)高則增加電池迅速3結(jié)論
產(chǎn)生熱量的危險(xiǎn)。因此電池設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮隔膜聚合物組成和
鋰離子蓄電池經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展,在移動(dòng)通訊領(lǐng)域方面的
多孔結(jié)構(gòu)的最佳化,確保電池安全。
應(yīng)用發(fā)展非常迅速。人們?cè)谇宄税踩绊懸蛩鼗A(chǔ)上,不斷
如果膜破裂溫度高于遮斷溫度,此時(shí)電池溫度繼續(xù)上升
對(duì)電池體系、電池材料等進(jìn)行廣泛的安全性研究,并且使用
隔膜發(fā)生熔化、破壞,導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸;一般隔膜的遮斷溫arc DSC XRD、dg等手段對(duì)安全機(jī)理進(jìn)行研究以及提出
度有一段較寬的過(guò)程,對(duì)應(yīng)較長(zhǎng)的高阻區(qū),不會(huì)發(fā)生膜的破壞,了安全測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可以這樣認(rèn)為用于蜂窩電話的鋰離子蓄電
如PP/PEPP三層復(fù)合膜安全性較好。
池因?yàn)榫邆鋬?yōu)良的設(shè)計(jì),加上選用質(zhì)量上乘的控制器件使電池
對(duì)于聚合物鋰離子蓄電池,要實(shí)現(xiàn)高容量,其中的一項(xiàng)工在正常范圍內(nèi)工作足以保證電池是安全的但是關(guān)于鋰離子
作是使隔膜薄型化,但是隔膜基材的薄型化必然使聚乙烯視密蓄電池安全性的研究還需進(jìn)一步深人,如電池在循環(huán)過(guò)程中的
度減少。如果視密度降低由于外部短路或過(guò)充電等原因,隔膜導(dǎo)致安全性下降以及電池性能衰退失效的機(jī)理,高溫儲(chǔ)存性
會(huì)熔融、破解,正負(fù)極發(fā)生大面積短路進(jìn)一步使電池內(nèi)部溫度能差的原因,電池在過(guò)充電、過(guò)放電時(shí)的熱效應(yīng)規(guī)律等,這些研
升高,導(dǎo)致熱失控。因此,隔膜材料的薄型化應(yīng)在確保電池安全究將對(duì)鋰離子動(dòng)力電池體系的安全性研究有所啟迪
的基礎(chǔ)上
2.2.4電池
參考文獻(xiàn):
. Maleki等ARC探明電池在充電狀態(tài)下何時(shí)開(kāi)始吳字平,萬(wàn)春榮,姜長(zhǎng)印等鋰離子二次電池M北京:化學(xué)工業(yè)
 Vol29 No.L 55 Jan. 2005
 1994-2007 China Academic Journal Electronic publishing house. all rights reserved.  http: //www.cnki.net
電源技術(shù)
綜
述
出社,2002,10
 coatings on the thermal stability and electrical performance of
 [2] ROBERT F N. Power requirements for batteries in hybrid electric
 LiCo0, in a Li-ion cell [] Journal of Power Sources, 2004, (126):
156162
 [3] HORIBA T, MAESHIMA T, MATSUMURA T, et al. Applications [ LEISING R A, PALAZZO M, TAKEUCHI E S, et al. study
 f high
 ofhigh power density lithium ion batteries [J]. The 12th Intemnational
 the overcharge reaction of Li-ion batteries [] Journal of Power
 [4] MALEKI H, DENG G P. ANANI A, al. Thermal stability study of [12] PASQUIER A D, DISMA F, BOWMER T
 et al. Differential scan
 nts []. Journal of Electrochemical
 ing calorimetry study of the reactivity of carbon anodes in plastic
243229
 Li-ion batterics [)] Journal of Electrochem Soc 1998, 145,2
47
477
 Power Sources, 2003, 113): 81-100.
 [13] TOBISHIMA S, OGINO Y, WATANABE Y. Influence of elec-
 [6] YAMAKI I, BABA Y, KATAYAMA N. et al. Thermal stability of
 thode or lithiated carbon anode [] Jou
 cells[J]. Journal of A
20033:143-150.
03.(119-121):789793
 [14] ARAI J. A n
 ety of lithium-ion
 le contaiing methyl
9,(81-82):906-912
 EA J R. Differential scanning [15] XU Kang. ZHANG
 al. Nonflammable
 hium-ion
 Phosphate小
498):1079A1082
 [9] DAHN J R, FULLER E W. OBROVAC M. et al. Thermal stability of [16] GNANARAJ J S, ZINIGRAD,ASRAF L,et al The use of accelerat-
 i,CoO2, Li,NiO2 and -MnO2 and
 ry (ARC) fo
 lons of
 i-ion cells ] Solid State lonics, 1994, (69):265-270.
 Li-ion battery electrolyte solutions ] Joumal of Power Sources.
 [10] KWEON H J. PARK J, SOE J W. et al. Effects of metal oxide
2003,(119-11:794798
產(chǎn)品博覽
無(wú)錫市錫波超聲電器設(shè)備有限公司
隆重推出40KHz超聲波金屬點(diǎn)焊機(jī)
本公司是生產(chǎn)超聲波系列產(chǎn)品的專業(yè)公司,產(chǎn)品暢銷全國(guó)各地,歡迎新老用戶來(lái)人、來(lái)電洽談業(yè)務(wù)。
超聲波系列產(chǎn)品簡(jiǎn)介
功率
SH2042超聲波塑料焊接機(jī)1000-420
用于應(yīng)用范圍
用于手機(jī)組合電池封裝等
LQF20超聲波連續(xù)清粉機(jī)5001000用于消除尺寸較大的鎳、鎘鎳電池極片上的干粉
JH2318超聲波金屬點(diǎn)焊機(jī)5001800適用于鋰電池極片、極耳等圓、方、條形、多點(diǎn)狀的焊接
QF202超聲波單點(diǎn)清粉機(jī)1000~1500
用于消除氫、電池極片上的干粉
n
2010超聲波連續(xù)滾焊機(jī)01000適用于鎳帶與鎳網(wǎng),鋁帶與鋁帶,帶與鎳帶的焊接
超聲分公司地址:無(wú)錫市通惠東路382號(hào)之2郵編:214041
查詢電話/傳真:0510-2608592手機(jī):01951562395聯(lián)系人:夏仲琪
 YoL29 No. 56 Jan. 2005
 1994-2007 China Academic Journal Electronic publishing house. all rights reserved. http://www.cnki.net

網(wǎng)友評(píng)論 more

電力安全論文最新內(nèi)容

03-05