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浅析锂电池的喧嚣 性、检测及处置 方案

随着手机、数码产品 、电动汽车的普及,锂离子电池在人们生涯 当中饰演着愈来愈 主要 的角色。低能量密度、循环寿命有限等运用 效果 经常 被人们诟病,可是 与这些效果 相比,电池喧嚣 效果 却是人们关注的焦点。近年 ,因为 电池喧嚣 效果 激勉 的事故屈指可数 ,许多效果 酿成的 效果 提心吊胆 ,好比震惊业界的波音787“梦境 ”客机锂电池起火事务 ,以及SamsungGalaxy Note 7 大规模的电池起火爆炸事务 ,给锂离子电池的喧嚣 性效果 再次敲响了警钟。

锂离子电池的组成及事情原理


锂离子电池主要 由正极、负极、电解液、隔膜 以及外部 毗邻 、包装部件组成。其中,正极、负极征求 活性电极物质、导电剂、粘结剂等,匀称 涂布于铜箔和铝箔集流体上。



锂离子电池的正极电位较高,常为嵌锂过渡金属氧化物,或许 聚阴离子化合物,如钴酸锂、锰酸锂、三元、磷酸铁锂等;锂离子电池负极物质通常为碳素质料,如石墨和非石墨化碳等;锂离子电池电解液主要 为非水溶液,由有机混杂 溶剂和锂盐组成,其中溶剂多为碳酸之类有机溶剂,锂盐多为单价聚阴离子锂盐,如六氟磷酸锂等;锂离子电池隔膜 多为聚乙烯、聚丙稀微孔膜,起到隔离正、负极物质,防止 电子经过 惹起 短路,同时能让电解液中离子经过 的作用。

 

在充电历程中,电池外部 ,锂以离子方式 从正极脱出,由电解液传输穿过隔膜 ,嵌入到负极中;电池外部 ,电子由外电路迁移 到负极。在放电历程中:电池外部 锂离子从负极脱出、穿过隔膜 ,嵌入到正极中;电池外部 ,电子由外电路迁移 到正极。随着充、放电,迁移 于电池间的是“锂离子”,而非单质“锂”,是以 电池被称为“锂离子电池”。


锂离子电池的喧嚣 隐患


一样往常 来说,锂离子电池泛起喧嚣 效果 表现 为熄灭 甚至爆炸,泛起这些效果 的泉源在于电池外部 的热失控,除此之外,一些外部 成分 ,如过充、火源、挤压、穿刺、短路等效果 也会招致 喧嚣 性效果 。锂离子电池在充放电历程中会发烧,若是 发作 的热量凌驾了电池热量的耗散才干 ,锂离子电池就会过热,电池质料就会发作 SEI膜的剖析 、电解液剖析 、正极剖析 、负极与电解液的反映和负极与粘合剂的反映等破损 性的副反映。



 1 

正极质料的喧嚣 隐患


当锂离子电池运用 不当 时,招致 电池外部 温度的降低 ,使正极质料会发作 涯 性物质的剖析 和电解液的氧化。同时,这两种反映可以 发作 少量 的热,从而形成 电池温度的进一步上升。分别 的脱锂形状 对活性物质晶格转变、剖析 温度和电池的热动摇 性浸染 相差很大。


 2 

负极质料的喧嚣 隐患


早期 运用 的负极质料是金属锂,组装的电池在屡次 充放电后易发作 锂枝晶,进而刺破隔膜 ,招致 电池短路、漏液甚至发作 爆炸。嵌锂化合物可以 有用 阻止 锂枝晶的发作 ,大大提高 锂离子电池的喧嚣 性。随着温度的降低 ,嵌锂形状 下的碳负极首先与电解液发作 放热反映。相反 的充放电条件下,电解液与嵌锂天然 石墨反映的放热速率远大于与嵌锂的中央 相碳微球、碳纤维、焦碳等的反映放热速率。


 3 

隔膜 与电解液的喧嚣 隐患


锂离子电池的电解液为锂盐与有机溶剂的混杂 溶液,其中商用的锂盐为六氟磷酸锂,该质料在高温 下易发作 热剖析 ,并与微量的水以及有机溶剂之间举行 热化学反映,降低电解液的热动摇 性。电解液有机溶剂为碳酸酯类,这类溶剂沸点、闪点较低,在高温 下容易与锂盐释放PF5的反映,易被氧化。


 4 

制造工艺中的喧嚣 隐患


锂离子电池在制造历程中,电极制造、电池装配 等历程都市对电池的喧嚣 性发作 浸染 。如正极和负极混料、涂布、辊压、裁片或冲切、组装、加注电解液的量、封口、化成等诸道工序的质量控制,无一不浸染 电池的功用 和喧嚣 性。浆料的匀称 度决议 了活性物质在电极上漫衍的匀称 性,从而浸染 电池的喧嚣 性。浆料细度太大,电池充放电时会泛起负极质料收缩 与延长 竞赛 大的转变 ,能够 泛起金属锂的析出;浆料细度太小会招致 电池内阻过大。涂布加热温渡过低或烘干时间 不及 会使溶剂残留,粘结剂局限 消融 ,形成 局限 活性物质容易剥离;温渡过高能够 形成 粘结剂炭化,活性物质零落 形成 电池外部 短路。


 5 

电池运用 历程中的喧嚣 隐患


锂离子电池在运用 历程中应当 尽量 镌汰 过充电或许 过放电,特殊 关于 单体容量高的电池,因热扰动能够 会激勉 一系列放热副反映,招致 喧嚣 性效果 。


锂离子电池喧嚣 检测目的


锂离子电池消费 出来后,在抵达 消耗 者手中之前,还需求 举行 一系列检测,以尽管 保险 电池的喧嚣 性,降低喧嚣 隐患。



1、挤压实验 :将充溢 电的电池放在一个平面 上,由油压缸施与13±1KN的挤压力,由直径为32mm的钢棒平面 挤压电池,一旦挤压压力抵达 最大阻止 挤压,电池不起火,不爆炸即可。

 

2、撞击实验 :电池充溢 电后,放置在一个平面 上,将直径15.8mm的钢柱垂直置于电池中央 ,将重量 9.1kg的重物从610mm的高度自在 落到电池上方的钢柱上。电池不起火、不爆炸即可。

 

3、过空虚 验 :将电池用1C充溢 电,凭证 3C过充10V举行 过空虚 验 ,当电池过充时电压上升到一定电压时动摇 一段时间 ,接近 一准时 间时电池电压快速 上升,当上升至一定限制 时,电池高帽拉断,电压跌至0V,电池没有起火、爆炸即可。

 

4、短路实验 :将电池充溢 电后用电阻不大于50mΩ的导线将电池正负极短路,实验 电池的外貌温度转变 ,电池外貌最高温 度为140℃,电池盖帽拉开,电池不起火、不爆炸。

 

5、针刺实验 :将充溢 电的电池放在一个平面 上,用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。实验 电池不起火、不爆炸即可。

 

6、温度循环实验 :锂离子电池温度循环实验 是用来模仿 锂离子电池在运输或贮存 历程中,重复 暴露 在高温 顺 高温 情形 下,锂离子电池的喧嚣 性,实验 是运用 迅速和极端的温度转变 举行 的。实验 后样品应不起火、不爆炸、不漏液。


以上一切 锂电池实验 ,均可上测了么app,平台已有多家着名 锂电检测单元入住,实验 多、快、好省。


锂离子电池喧嚣 性处置 方案


针对锂离子电池在质料、制造和运用 历程中的诸多喧嚣 隐患,怎样 对容易发作 喧嚣 效果 的局限 举行 刷新 ,是锂离子电池制造商需求 处置 的效果 。



 

提高 电解液的喧嚣 性


电解液与正、负电极之间均存在很高的反映活性,特别 在高温 下,为了提高 电池的喧嚣 性,提高 电解液的喧嚣 性是竞赛 有用 的要领之一。经过 参与 成效 添加剂、运用 新型锂盐以及运用 新型溶剂可以有用 处置 电解液的喧嚣 隐患。

 

凭证 添加剂成效 的分别 ,主要 可以分为以下几种:喧嚣 掩护添加剂、成膜添加剂、掩护正极添加剂、动摇 锂盐添加剂、促锂沉淀添加剂、集流体防腐添加剂、增强 浸润性添加剂等。


为了改善商用锂盐的功用 ,研讨 者们对其举行 了原子取代,取得 了许多衍生物,其中接纳全氟烷基取代原子取得 的化合物具有闪点高、电导率近似、耐水性增强 等诸多低贱 ,是一类很有运用 远景 的锂盐化合物。另外,以硼原子为中央 原子、与氧配体螯合取得 的阴离子锂盐,具有很高的热动摇 性。

 

关于 溶剂方面,许多研讨 者提出了一系列新型的有机溶剂,如羧酸酯、有机醚类有机溶剂。另外,离子液体也有一类喧嚣 性高的电解液,可是 相对 普遍运用 的碳酸酯类电解液,离子液体的粘度高个数目 级,电导率、离子自分散 系数较低,离适用 化尚有 许多事情要做。


 2 

提高 电极质料的喧嚣 性


磷酸铁锂以及三元复合质料被以为 是本钱 昂贵 、“喧嚣 性良好 ”的正极质料,有能够 在电动汽车工业中普及运用 。关于 正极质料,提高 其喧嚣 性的稀有 要领为包覆修饰,如用金属氧化物对正极质料举行 外貌包覆,可以阻止正极质料与电解液之间的直接接触,抑制正极物质发作 相变,提高 其结构 动摇 性,降低晶格中阳离子的无序性,以降低副反映产热。

 

关于 负极质料,因为 其外貌的往往是锂离子电池中最容易发作 热化学剖析 并放热的局限 ,是以 提高 SEI膜的热动摇 性是提高 负极质料喧嚣 性的关键 要领。经过 微弱氧化、金属和金属氧化物堆积 、聚合物或许 碳包覆,可以提高 负极质料热动摇 性。


 3 

改善电池的喧嚣 掩护设计


除了提高 电池质料的喧嚣 性,商品锂离子电池接纳的许多喧嚣 掩护措施,如设置电池喧嚣 阀、热溶维护 丝、串联具有正温度系数的部件、接纳热封锁 隔膜 、加载公用 掩护电路、公用 电池管理 系统 等,也是增强 喧嚣 性的手腕 。


锂离子电池检测效劳 提供方


近年来,锂离子电池功用 及喧嚣 检测行业成为全球生长较快的行业之一,年增添 在20%左右。我国检测行业已经接近 1000亿元人民币的规模,年平均 增添 率在25%左右,如今 取得 CNAS、CMA认可的实验室已经凌驾几百家,竞赛 着名 的有UL美华、德国莱茵、上海化工研讨 院检测中央 、广州邦禾、TUV南德、电科十八所、武器全体 201所、瑞士通用公证行、MET、北京迪捷姆、广东计量院、国度 动力电池检测中央 等。



锂离子电池喧嚣 处置 方案提供商



随着锂离子电池喧嚣 性效果 愈来愈 遭到 人们的关注,很多 企业专门针对锂离子电池中的喧嚣 隐患举行 研发,提出卓有用 果的电池喧嚣 处置 方案。接上去 就为各人梳理一下在电池喧嚣 范围 着名 的企业。


企业

手艺

特斯拉

业界一流的电池管理 手艺

电装

汽车系统 顶级供应 商

博世

智能电池管理 系统

大陆

双电池管理 电路模块

LG诺伊特

完善的锂电池工业链

康奈可

全球抢先 的热管理 系统

海拉

绝缘监测范围 全球导游 者

中兴派能

电动车/大容量储能用电池模块结构

中航锂电

中央 相碳微球软碳锂离子储能电池系统 手艺

猛狮科技

超高能量密度圆柱锂离子电池

山东威能

新型德标三元复合质料锂离子电池/超高倍率快充磷酸铁锂锂离子电池

上海卡耐

三元软包动力电芯CPB-LM20

超头脑

先进动力电池BMS的SOC预算 手艺

国新动力

高效平衡 电池管理 系统 /电池管理 系统 硬件在环仿真手艺

上海妙益

BMS电池管理 系统 、CAN总线组合仪表CAN总线电控

深圳科列

自动 平衡 、无线传输焦点手艺 成效 的BMS

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漫衍式系统 拓扑结构

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完成 了动力电池组内自动 平衡 及动力电池管理

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