當(dāng)前，大容量半固態(tài)鋰離子電池憑借高能量密度優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是破解電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程進(jìn)一步提升難題的有效解決方案，因而成為電動(dòng)汽車高端領(lǐng)域的核心候選電源，其大容量特性雖提升了續(xù)航與儲(chǔ)能能力，但也導(dǎo)致熱失控時(shí)能量集中釋放，產(chǎn)氣行為與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)電池存在顯著差異。目前行業(yè)對(duì)大容量半固態(tài)電池?zé)崾Э剡^程中的產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率變化規(guī)律認(rèn)知不足，缺乏系統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)支撐，難以精準(zhǔn)評(píng)估熱失控過程釋放的能量和產(chǎn)氣行為帶來的壓力沖擊、燃爆風(fēng)險(xiǎn)，這一短板制約了其規(guī)?；踩珣?yīng)用，因此針對(duì)大容量半固態(tài)電池進(jìn)行熱失控產(chǎn)氣測(cè)試，對(duì)于認(rèn)知大容量半固態(tài)電池?zé)崾Э剡^程動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)行為，填補(bǔ)半固態(tài)電池領(lǐng)域技術(shù)空白、破解應(yīng)用瓶頸，具有十分重要的意義。

本案例使用仰儀科技BAC-800B密閉型電池絕熱量熱儀對(duì)180Ah三元六系半固態(tài)電池進(jìn)行熱失控產(chǎn)氣測(cè)試，準(zhǔn)確獲取電池?zé)崾Э剡^程中的樣品溫升速率、自發(fā)熱起始溫度、熱失控起始溫度、熱失控最高溫度和熱孕育時(shí)間等關(guān)鍵特征參數(shù)，精準(zhǔn)分析大容量半固態(tài)電池?zé)崾Э貢r(shí)的產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣速率，揭示大容量半固態(tài)電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣擴(kuò)散的速度，為電芯封裝優(yōu)化、防爆泄壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱管理系統(tǒng)升級(jí)提供核心數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)為行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)制定提供實(shí)測(cè)依據(jù)，降低規(guī)?；瘧?yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)大容量半固態(tài)電池在高端場(chǎng)景安全落地，最大程度發(fā)揮其高能量密度的商業(yè)優(yōu)勢(shì)。

圖1 BAC-800B大型電池絕熱量熱儀

本次實(shí)驗(yàn)利用BAC-800B電池絕熱量熱儀測(cè)試180Ah三元六系半固態(tài)鋰離子電池絕熱熱失控產(chǎn)氣。在電池表面布置N型熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，利用金屬肋條將熱電偶固定，確保測(cè)試過程中樣品熱電偶始終與電池保持緊密連接。搭配高頻壓力傳感器采集量熱腔內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電池測(cè)試過程中電壓、溫度、壓力等多維度監(jiān)控及分析。

測(cè)試結(jié)果

圖2 180Ah三元六系半固態(tài)電池?zé)崾Э?/span>(a)溫度&電壓-時(shí)間曲線、(b)溫升速率&壓升速率-溫度曲線和(c)附加熱電偶溫度&壓力-時(shí)間曲線

如圖2所示，電池在86.52℃下的自放熱溫升速率達(dá)到了0.02℃/min的T_onset檢測(cè)閾值，隨后在185.19℃達(dá)到熱失控起始溫度T_TR (溫升速率60℃/min)，電池發(fā)生熱失控，隨后溫度快速升高至>1300℃（N型熱電偶熔斷），附加熱電偶最高溫為815.86℃（TC8#）。電池從熱失控起始溫度（即熱失控開始）到達(dá)到最高溫度（即熱失控結(jié)束）持續(xù)時(shí)間不到3s，最大溫升速率(dT/dt)_max達(dá)到32464.08℃/min。

圖3 三元六系半固態(tài)電池?zé)崾Э?a)產(chǎn)氣量曲線及(b)產(chǎn)氣速率曲線

圖2的溫度數(shù)據(jù)及圖3的產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)表明，該大容量半固態(tài)電池?zé)崾Э剡^程十分劇烈，在不到3s的熱失控過程中，溫度上升超過1300℃，且釋放出大量氣體，電池單位容量產(chǎn)氣量達(dá)2.46L/Ah，最大產(chǎn)氣速率達(dá)14943.51L/min，容器內(nèi)最大壓升速率達(dá)5.25MPa/min。這表明該鋰離子電池?zé)崾Э剡^程中短時(shí)間內(nèi)能量急劇釋放，表現(xiàn)出燃爆過程極強(qiáng)的沖擊力。

180Ah三元半固態(tài)鋰電池?zé)崾Э匾曨l

結(jié)合該電池?zé)崾Э匾曨l，以上數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均直觀地反映了大容量半固態(tài)鋰離子電池?zé)崾Э氐膭×页潭扰c嚴(yán)重后果。通過上述量化數(shù)據(jù)和指標(biāo)，可有效幫助研究人員不斷提升半固態(tài)鋰離子電池的安全防護(hù)邊界和熱管理水平。

通過本次實(shí)驗(yàn)，使用仰儀科技BAC-800B絕熱量熱儀進(jìn)行大容量半固態(tài)鋰離子電池?zé)崾Э販y(cè)試，展示了大容量半固態(tài)鋰離子電池?zé)崾Э氐膭×页潭?，為提升半固態(tài)鋰離子電池研究水平提供強(qiáng)有力數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也再次證明儀器可靠的耐壓、抗爆性能和廣泛的應(yīng)用范圍。

聯(lián)系電話：400-117-8708

點(diǎn)擊 “閱讀原文” 進(jìn)入官網(wǎng)，了解更多資訊