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电池热失控是电池安全的重要组成部分

发布时间:2021-05-11   点击次数:105次
  电池热失控是电池安全的重要组成部分,关于锂电池热失控方面的研究也是锂电池行业研究的热点。包含锂电池热失控要求和测试方法的标准有GB/T 36276-2018、UL 9540A:2018和UL 1973:2018等。
 
  GB/T 36276-2018侧重于检测储能用锂离子电池在发生热失控时是否发生起火、爆炸。如若发生起火、爆炸,试验终止且判定型式试验不合格,直接影响产品的出厂使用;
 
  UL 9540A:2018侧重于检测储能系统用电芯发生热失控时,对其起火特性进行评估,获得相关数据,以用于确定储能系统防火防爆措施;
 
  UL 1973:2018侧重于检测电池系统中电芯发生热失控时,对周围电芯及电池系统的影响,获得相关数据,以便通过电芯设计减少单个电芯失效时对整个电池系统的影响。
 
  热失控指电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升的现象。造成动力电池热失控的诱因主要有机械滥用、电滥用和热滥用,热失控可能由这三个因素单独或者耦合诱发。
 
  结合电池材料热稳定性与分解特征,锂电池热失控过程大致分为三个阶段:
 
  (1)自反应放热阶段:由于内部短路,外部加热或者电池自身在大电流充放电时自身发热,使得电池内部温度上升至90~100℃左右,SEI膜开始收缩分解,正负极材料与电解质发生接触,负极开始与电解液反应,放出热量进一步提高温度;
 
  (2)电池放气鼓包阶段:锂电池温度持续上升至200℃以上,正极发生分解反应,释放热量并产生气体,使得电解质发生分解,进一步升温;
 
  (3)电池热失控爆炸阶段:极高的温度,导致锂电池发生大规模内短路,电解液燃烧放出大量热量与气体,进而导致电池燃烧爆炸。
 
  GB/T 36276-2018和 UL 9540A:2018触发电芯热失控的方法均为加热法[2]。UL 1973:2018除采用外部加热法外,提供了多种触发热失控方法,包括内部缺陷类:导电污染物、隔膜破坏、内部加热器;外部应力类:外部加热器、挤压机制、针刺、短路、过充。
 
  为了能够更准确地对锂电池的热安全性能进行评估,研究者希望能够在绝热实验环境下对锂电池进行热失控测试,测试的关键仪器为电池绝热量热仪
 
  电池绝热量热仪通过追踪电池温度变化,并动态调节环境温度,可消除电池与环境之间的温差,从技术层面实现系统的热动态封闭。
 
  在这种绝热测试环境下,电池的温度变化必然是自身吸放热导致的。因此通过电池绝热量热仪可以准确测定电池热失控过程中的关键参数。

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