鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:939次 | 2021年06月07日
循環(huán)老化與儲(chǔ)存老化對(duì)電池安全性能的影響
隨著全球多樣化的發(fā)展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品,那么你一定不了解這些產(chǎn)品的一些組成,比如電池。在不同的老化途徑下,電池的老化衰減機(jī)理和外特性表現(xiàn)不盡相同,引起的安全性能變化也不相同。老化衰減途徑可分為循環(huán)老化和儲(chǔ)存老化兩種。
循環(huán)老化對(duì)電池安全性能的影響
在正常溫度/高溫循環(huán)下,電池對(duì)諸如過度充電和短路之類的電濫用的抵抗力會(huì)變差。重要的表現(xiàn)是,老化的電池在過充電和短路的測(cè)試下著火并爆炸,并且未能通過測(cè)試,而新電池All都能成功通過上述測(cè)試。電池對(duì)電濫用的抵抗力降低的重要原因是內(nèi)阻的新增,這導(dǎo)致在電濫用情況下電池出現(xiàn)的焦耳熱新增,并且更容易發(fā)生熱失控。研究表明,電池在針刺和擠壓等機(jī)械濫用下的安全性能在循環(huán)老化衰減前后沒有太大變化,這表明電池的機(jī)械性能基本上不會(huì)隨著循環(huán)老化而變化。
電池在常溫/高溫循環(huán)和舊化學(xué)條件下的熱穩(wěn)定性變化與材料體系有關(guān)。有研究表明,在室溫/高溫循環(huán)老化后,絕熱熱失控測(cè)試下電池的自生熱起始溫度Tonset和熱失控溫度TTR都有一定程度的降低,自生熱速率也為略有新增,表明循環(huán)老化電池在異常溫度沖擊下更容易自發(fā)熱和熱失控;并且一些研究表明,在常溫/高溫循環(huán)之后,電池的自加熱速率降低,并且電池的熱穩(wěn)定性得到改善。造成這種差異的重要原因是在循環(huán)過程中SEI底片的變化。
在循環(huán)過程中,一些電池負(fù)極表面上SEI膜的不穩(wěn)定成分逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)成分,并且SEI膜逐漸變得穩(wěn)定,可以更好地保護(hù)石墨負(fù)極并改善散熱性。電池的穩(wěn)定性;在循環(huán)過程中,表面上的SEI膜會(huì)不斷破裂,從而出現(xiàn)新的不穩(wěn)定SEI膜,并且石墨負(fù)極的保護(hù)用途逐漸減弱,從而導(dǎo)致石墨負(fù)極開始與電池反應(yīng)。較低溫度下的電解液。熱穩(wěn)定性降低。在高速充電下,部分電池會(huì)在負(fù)極中析出鋰,這將導(dǎo)致電池的熱穩(wěn)定性降低。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在低溫循環(huán)老化下,電池的安全性能將發(fā)生顯著變化。研究表明,在低溫循環(huán)老化之后,絕熱熱失控測(cè)試下電池的自生熱起始溫度Tonset將顯著降低,并且在正常使用范圍內(nèi)(50°C)可能會(huì)發(fā)生自生熱。并且會(huì)出現(xiàn)電池。發(fā)熱率會(huì)大大提高,并且電池的熱穩(wěn)定性會(huì)急劇下降。在低溫循環(huán)老化之后,電池?zé)岱€(wěn)定性劣化的重要原因是鋰在負(fù)極表面上的沉淀。析出的鋰金屬非?;顫?,可以在較低的溫度下與電解液反應(yīng),從而導(dǎo)致電池的自生熱起始溫度Tonset降低和迅速新增自生熱率,嚴(yán)重危害電池的安全性。
儲(chǔ)存老化對(duì)電池安全性能的影響
有關(guān)室溫/高溫下電池的儲(chǔ)存和老化,研究表明,在絕熱失控測(cè)試中,老化和老化的電池新新增了自生熱起始溫度Tonset,自生熱速率為降低到一定程度,并出現(xiàn)自熱隨著儲(chǔ)存時(shí)間的新增,初始溫度Tonset的升高和自熱速率的降低變得更加明顯,表明電池在使用后的耐熱濫用性能存儲(chǔ)老化已得到改善。
儲(chǔ)存老化后電池?zé)岱€(wěn)定性的改善重要?dú)w因于負(fù)極表面上SEI膜的逐漸穩(wěn)定性。在儲(chǔ)存條件下,負(fù)極的SEI膜不會(huì)破裂和再生,不穩(wěn)定成分會(huì)長時(shí)間儲(chǔ)存。介質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)成分,SEI膜的穩(wěn)定性得到改善,可以更好地保護(hù)石墨負(fù)極并提高電池的熱穩(wěn)定性。但是,在電池的儲(chǔ)存和老化過程中可能會(huì)出現(xiàn)氣體,這可能導(dǎo)致電池膨脹并影響電池的安全性。在類似于循環(huán)老化的過度充電和短路之類的電濫用情況下,由于內(nèi)部電阻的新增,電池的焦耳熱會(huì)新增,導(dǎo)致電池在儲(chǔ)存和老化后的抗電濫用能力下降。
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