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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易燃電解液體系,當發(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前鋰離子電池領域的研究熱點。 首先通過對文獻總結,闡述了鋰離子電池安全性的實質即熱的產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,循環(huán)對機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)增加不安全性更嚴重。
3、結合XRD、SEM、內阻等測試結果表明:隨著循環(huán)次數(shù)增加,LiCoO2開裂,嵌鋰能力下降,負極表面SEI膜增厚,并導致內阻增加;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極表面SEI膜因嵌鋰負極和電解液反應而變厚和致密,使得負極中的鋰在后續(xù)放電時較難脫出,實驗中發(fā)現(xiàn)內阻在80℃有突變。高溫擱置后電池安全行為是和內阻變化相關的。 研究了LiCoO2,LiMn2O4,包埋的LiNiO2和由LiMn2O4和包埋的LiNiO2組成(1:1wt%)的復合材料作為正極活性材料所組成的電池的耐熱安全性。結果表明: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和集流體的電流密
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