Bezpečnost lithiových baterií

- 2021-11-12-

Lithium-iontové baterie jsou náchylné ke spouštění nebezpečných vedlejších reakcí uvnitř baterie při přebíjení, rychlém nabíjení/vybíjení, zkratu, mechanickém poškození a vysokoteplotním tepelném šoku, který může snadno produkovat velké množství tepla a zničit negativní a pozitivní povrchy baterie. pasivační fólie.

Když teplota baterie stoupne na 130 °C, SEI film na negativním povrchu se rozloží, což má za následek silnou redoxní reakci, když je vysoce aktivní lithiová uhlíková anoda vystavena elektrolytu. Když vnitřní místní teplota baterie stoupne nad 200 °C, pasivační film na povrchu kladné elektrody rozloží kladnou elektrodu, vytváří srážení kyslíku a pokračuje v prudké reakci s elektrolytem za vzniku velkého množství tepla a vytváří vysoký vnitřní tlak. Když teplota baterie překročí 240 °C, dojde také k prudké exotermické reakci mezi lithiovou uhlíkovou anodou a pojivem.

Jak posoudit bezpečnost lithiových baterií
Jedním ze způsobů je použití příslušných nástrojů. Kalorimetr pro hodnocení je nejdůležitějším nástrojem ve výzkumu bezpečnosti lithiových baterií. Nejčastěji používaným kalorimetrem je Accelerated Calorimeter (ARC). ARC je nový typ nástroje tepelné analýzy doporučený Organizací spojených národů pro hodnocení nebezpečných materiálů, který poskytuje údaje o čase, teplotě a tlaku pro chemické reakce za adiabatických podmínek. Konstrukce ARC, založená na adiabatickém principu, může být použita k přesnému měření počáteční teploty rozkladu vzorku a teploty a tlaku v průběhu adiabatického procesu přesně s využitím velké hmotnosti vzorku, vysoké citlivosti a změny tepelného rozkladu křivky, zejména pro cestování ve skenovací kalorimetrii a nemůže dát materiálu diferenciální termické analýzy a další metody tepelného rozkladu tlak pomalu se měnící proces.

Metoda hodnocení bezpečnosti ARC
ARC poskytuje téměř adiabatické prostředí přesným sledováním teploty, zabraňující výměně tepla mezi vzorkem a prostředím, zejména pro testování a analýzu exotermického chování testovaného vzorku. Kromě testování tepelného úniku lze ARC použít v kombinaci se zdroji stejnosměrného konstantního proudu a nabíjecím/vybíjecím zařízením k testování měrné tepelné kapacity baterie a adiabatického nárůstu teploty během nabíjení/vybíjení. Teplota lithiové baterie má významný vliv na bezpečnost baterie. Důležité je, že teplota má velký vliv na vnitřní chemii Li-ion baterií. Nadměrná teplota může dokonce poškodit životnost Li-ion baterií a v závažných případech může vést k bezpečnostním problémům Li-ion baterií.