鋰離子電池熱沖擊試驗及失效原因分析
作者：
salmon范(fan)
編輯：
瑞凱儀器
來源：
bibil.cn
發(fa)布(bu)日期： 2020.08.14
熱沖擊項目分析
目(mu)前標準(zhun)中熱(re)沖擊項目(mu)要(yao)求不盡相同，常(chang)(chang)見的是(shi)熱(re)沖擊試驗到130℃并保持1小時。其它(ta)的要(yao)求如: 130℃ /0. 5h、 150℃/10min、150℃/0. 5h。其中150℃ /0. 5h熱(re)沖擊條件常(chang)(chang)出現失效的情況(kuang)。
失(shi)效原因分析
在熱沖擊試驗過程中(如150℃)，只有內部(bu)高溫(wen)箱的(de)(de)(de)(de)熱能(neng)(neng)、電(dian)(dian)池(chi)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)內能(neng)(neng)，以及貯存在鋰離子電(dian)(dian)池(chi)中的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)。即使(shi)是150℃的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)箱溫(wen)度(du)也不會(hui)達(da)到處(chu)于滿充狀態的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)中活性(xing)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)著火點。那么很顯然(ran)電(dian)(dian)池(chi)失效的(de)(de)(de)(de)原因(yin)為電(dian)(dian)池(chi)內部(bu)物質(zhi)電(dian)(dian)能(neng)(neng)或(huo)者(zhe)是內能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)釋放。足(zu)夠多(duo)的(de)(de)(de)(de)熱量被(bei)釋放出來后，將(jiang)引(yin)起(qi)電(dian)(dian)池(chi)內部(bu)劇烈(lie)的(de)(de)(de)(de)化學反(fan)應，后將(jiang)導致被(bei)測(ce)物而(er)失效(Fail)
。
在本測試中，電池本身熱量產(chan)生(sheng)的來源(yuan)有以(yi)下幾種可能:
1)外部高溫箱的(de)熱量傳遞(di);
2)陽極化學反應的放熱;
3)陰(yin)極(ji)化學反應的放熱;
4)隔(ge)膜在高溫下收縮或融(rong)化，導(dao)致陰陽(yang)極短路而釋放(fang)出熱量。
; 如果陽極(ji)材料的熱穩定(ding)性(xing)差，高溫下SEI膜分解反應強烈，則陽極(ji)在達到150℃后(hou)溫度會繼續上升，并且熱失控而放出大量熱。
如果(guo)陰極材料(liao)的熱(re)穩定性差(cha)，高(gao)溫(wen)下其和(he)電解液起反應(起始溫(wen)度(du)約(yue)150℃)所放出的熱(re)量不斷積累后終使(shi)電池內部溫(wen)度(du)達到(dao)熱(re)失控而大量放熱(re),此時發送此現象(xiang)通常是在(zai)達到(dao)150℃后的10~15分鐘(zhong)左右。
鋰電(dian)(dian)池所有隔(ge)膜(mo)由于原料(liao)(liao)(liao)和(he)工藝的(de)(de)(de)不同，它(ta)的(de)(de)(de)熱(re)(re)穩定性也(ye)有所不同。聚(ju)丙烯(PP)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)隔(ge)膜(mo)熔點在160℃左右，聚(ju)乙烯(PE)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)隔(ge)膜(mo)熔點在130℃左右，多層隔(ge)膜(mo)的(de)(de)(de)熔點與其組成(cheng)成(cheng)分有關系。當整個電(dian)(dian)池做150℃熱(re)(re)沖(chong)擊測試時, 可以通過(guo)上面的(de)(de)(de)原理(li)進行分析。
解決方案建(jian)議
如(ru)果(guo)出現熱沖(chong)擊測試失(shi)效，根據(ju)上述描述確定(ding)了電(dian)池的主(zhu)要發(fa)熱源后，可(ke)以采用熱穩(wen)(wen)定(ding)性更高的材料來優化或者改變設(she)計比例方式，使電(dian)極(ji)在(zai)滿(man)充狀態(tai)時處于比較穩(wen)(wen)定(ding)的電(dian)壓狀態(tai)。
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