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使用电池绝热量热仪在惰性气体氛围中进行电池热失控实验

发布时间:2021-07-14   点击次数:108次

  随着锂离子电池在新能源汽车、储能、消费类电子以及航空航天等重要行业的大规模应用,锂电池的安全问题已引起社会的密切关注。

  热失控是锂电池安全事故的重要原因,它会引起锂离子电池起火甚至爆炸,直接威胁用户的安全。

  若锂电池单体在某种诱因下发生热失控,电池材料将发生一系列剧烈的化学反应,产生大量热量以及可燃、有毒的气体,导致电池因内部温度、压力急剧升高而炸裂,可燃气体随之泄露,在高温下遇到外界空气引起剧烈燃烧,形成射流火或燃爆火球,从而引起周围其他单体的失控,引发安全事故。

  电池的荷电状态、服役时间以及材料体系等都会导致电池产气成分变化,从而影响其燃爆特性及电池热失控危险性。

  评估电池产气的燃爆特性对于评价动力电池安全性具有重要意义,而爆炸极限是研究可燃气体危险性的重要评估参数。

  在测试中,采用国内某厂家50A·h、100%SOC的三元锂电池,使用大型电池绝热量热仪在惰性气体氛围中完成电池热失控实验。随后对电池产气进行收集,并利用气相色谱对气体成分进行分析,结果如下图所示:
 

 

  该混合气中的多种可燃气体和惰性气体可按照一定方法进行配对,并利用理查特里(Lechteillier)公式对混合气的爆炸极限进行估算:

  

公式.jpg

 

  其中Lm为混合气体的爆炸极限;L1、L2、……、Ln为各组分的爆炸极限;V1、V2、…、Vn为各组分的含量。

  经过计算可得该电池产气的爆炸下限LFL=33.02%。

  本案例使用爆炸极限试验仪对混合气的爆炸极限进行测试。通过该仪器可自动配气,根据点火后的闪燃现象可判断设定浓度下样气是否已达到爆炸极限。

  测试相对完整地阐释了电池产气爆炸极限测试方法,虽然实验结果较好,但实验本身仍存在一定的局限性。

  例如,锂电池热失控需在惰性气体氛围中发生,但大量惰性气体引入将导致电池产气LFL增大;

  另外,爆炸极限测试压力条件目前尚不明确,常压或高压下LFL的测试结果略有差别(高压测试需使用高温高压爆炸极限测试仪)。上述问题有待行业内专家共同探讨,推动相关测试标准的建立。

  以上便是本次为大家分享关于关于电池绝热量热仪的相关信息,希望大家在看完之后能够对该仪器有更多的了解。

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