Čo by sa stalo, keby sa lítiová batéria neustále zahrievala?

V posledných rokoch sú bežné správy o požiaroch a dokonca o výbuchoch spôsobených lítium-iónovými batériami. Lítium-iónové batérie sa skladajú hlavne z materiálu zápornej elektródy, elektrolytu a materiálu kladnej elektródy. Chemická aktivita materiálu zápornej elektródy grafitu v nabitom stave je trochu ako kovové lítium. Film SEI na povrchu by sa pri vysokej teplote rozložil a lítiové ióny vložené do grafitu by reagovali s elektrolytom a spojivom polyvinylidénfluoridom a nakoniec by uvoľnili veľa tepla.

Organické roztoky alkylkarbonátov sa bežne používajú ako elektrolyty, ktoré sú horľavé. Materiál kladnej elektródy je zvyčajne oxid prechodného kovu, ktorý má silné oxidačné vlastnosti v nabitom stave a ľahko sa rozkladá za uvoľňovania kyslíka pri vysokej teplote. Uvoľnený kyslík reaguje s elektrolytom na oxidáciu a potom uvoľňuje veľa tepla.

Lítium-iónová batéria by bola zjavne nestabilná pri zahrievaní vysokou teplotou. Čo by sa však presne stalo, keby sme batériu stále zahrievali? Tu sme vykonali skutočné testovanie plne nabitého článku NCM s napätím 3,7 V a kapacitou 106 Ah.

Testovacie metódy

1. Pri izbovej teplote (25±2℃) sa jednotlivý článok najprv vybije na spodnú hranicu napätia prúdom 1C a nechá sa 15 minút. Potom použite 1C konštantný prúd na nabitie na hornú hranicu napätia a prepnite na nabíjanie konštantným napätím, zastavte nabíjanie, keď nabíjací prúd klesne na 0,05C, a po nabití ho odložte na 15 minút;

2. Zvýšte teplotu z izbovej teploty na 200 °C rýchlosťou 5 °C/min a udržiavajte na 5 °C na liter počas 30 minút;

1611716192(1) 1611716254(1) 1611716281(1)

 

Záver:

Lítiové články sa nakoniec vznietia, keď sa skúšobná teplota neustále zvyšuje. Z vyššie uvedeného procesu najskôr vidíme otvorený výfukový ventil, vytlačenú kvapalinu; ako teplota ďalej stúpa, dôjde k druhému výronu kvapaliny a spusteniu horenia. Články batérie zlyhali pri teplote okolo 138 °C, čo už bolo viac ako bežná štandardná testovacia teplota 130 °C.

 


Čas odoslania: 27. januára 2021