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文檔簡介
1、鋰離子電池因其高能量密度及采用有機(jī)易燃電解液體系,當(dāng)發(fā)生誤用或濫用時,在一定條件下引發(fā)熱失控,會引起不安全事故。特別對于動力電池系統(tǒng)的電池組,若各單體處于非均衡狀態(tài),則對某一特定單體電池,無異于處于濫用狀態(tài),該單體電池的不安全可能引起整個電池組的不安全。因此對電池休系的安全性研究已成為當(dāng)前鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點。 首先通過對文獻(xiàn)總結(jié),闡述了鋰離子電池安全性的實質(zhì)即熱的產(chǎn)生和散逸的競爭過程,并給出了安全-不安全的能量觸發(fā)過程圖。
2、論文研究了不同單體鋰離子電池在不同循環(huán)狀況和不同使用條件下對濫用的容忍程度以及發(fā)生安全性問題的主要原因。 系統(tǒng)地研究了2000只商用鋁塑膜包裝LiCoO2/MPCF鋰離子電池在循環(huán)過程中耐濫用能力的變化和其起因。在實驗循環(huán)范圍內(nèi),循環(huán)對機(jī)械濫用的安全性影響甚小,對電、熱濫用的安全性有明顯的影響。對過充電、短路和熱箱實驗都有一個相應(yīng)的循環(huán)次數(shù),循環(huán)小于該次數(shù),電池為安全,循環(huán)大于該次數(shù),電池為不安全,而且隨循環(huán)增加不安全性更嚴(yán)重。
3、結(jié)合XRD、SEM、內(nèi)阻等測試結(jié)果表明:隨著循環(huán)次數(shù)增加,LiCoO2開裂,嵌鋰能力下降,負(fù)極表面SEI膜增厚,并導(dǎo)致內(nèi)阻增加;在循環(huán)末期出現(xiàn)鋰和鋰的化合物。論文還通過計算,對短路實驗中觀察到的循環(huán)后期不安全電池初期溫升速率低于安全電池溫升速率給出了解釋。 高溫擱置后,電池抗熱擾動能力變差。充電態(tài)電池經(jīng)70-90℃擱置4h后,電池對短路實驗證明是安全的,而過充電測試對于90℃擱置后電池3C12V出現(xiàn)熱失控。電池經(jīng)過高溫擱置后的充
4、放電性能衰退,并隨著溫度升高而加劇,這主要是由于高溫擱置時負(fù)極表面SEI膜因嵌鋰負(fù)極和電解液反應(yīng)而變厚和致密,使得負(fù)極中的鋰在后續(xù)放電時較難脫出,實驗中發(fā)現(xiàn)內(nèi)阻在80℃有突變。高溫擱置后電池安全行為是和內(nèi)阻變化相關(guān)的。 研究了LiCoO2,LiMn2O4,包埋的LiNiO2和由LiMn2O4和包埋的LiNiO2組成(1:1wt%)的復(fù)合材料作為正極活性材料所組成的電池的耐熱安全性。結(jié)果表明:LiMn2O4電池具有最好的耐熱安全性
5、,最高耐熱安全溫度為165℃,復(fù)合材料電池也具有良好的耐熱安全性(最高耐熱安全溫度為150℃),同時具有優(yōu)良的過充安全性,在5C18V條件下仍能保持安全。復(fù)合材料與LiCoO2具有相近的容量和循環(huán)性能。 對不同制造商的隔膜材料對比研究表明,隔膜對電池的安全性特別是在閉合和破裂溫區(qū)有直接和重要影響。正極成型時優(yōu)化的輥壓率可以很大改善電池安全性和提高充放電性能。 提出了電池的元電池模型,計算給出了電池活性物質(zhì)和集流體的電流密
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