電池安全性能測試與熱失控失效機制解析

來源：H.E.L赫伊爾商貿（北京）有限公司 2024年03月22日 13:51

　　隨著便攜式電子設備及電動汽車的迅猛發展，鋰離子電池已成為重要的能量存儲裝置之一。盡管它們有許多優點，但安全性問題依然是一個嚴峻挑戰。當電池發生內部短路、過充或物理損傷等情況時，可能會引發熱失控反應，導致火災甚至爆炸。

　　鋰離子電池因其高能量密度和長循環壽命在眾多領域得到廣泛應用。然而，電池的安全問題尤其是熱失控事件限制了其發展。本文將介紹電池安全性能的測試方法，并深入探討熱失控的失效機制。

　　電池安全性能測試

　　實驗方法：

　　1.循環性能測試：通過連續充放電循環來評估電池的穩定性和壽命。

　　2.過充電測試：模擬電池充電過程中超出其額定電壓的情況，觀察電池的反應。

　　3.短路測試：模擬電池內部或外部短路情況，記錄溫度和電壓的變化。

　　4.針刺測試：使用金屬針穿透電池殼體，觸發內部短路以測試其在極端條件下的安全性能。

　　5.熱沖擊測試：將電池置于高溫環境中，監測其熱穩定性和可能的熱失控現象。

　　分析方法：

　　1.利用熱成像技術實時監控電池表面溫度分布情況。

　　2.通過電壓和電流傳感器記錄充放電過程中的電參數變化。

　　3.采用氣體色譜質譜聯用技術（GC-MS）和差示掃描量熱法（DSC）分析電池故障產生的氣體組分和反應熱動力學特性。

　　熱失控失效機制解析

　　熱失控定義：熱失控是指電池內部的放熱反應與散熱失衡，導致溫度不斷升高，最終引起電池結構和功能的不可逆損壞。

　　失效機制：

　　1.SEI膜分解：在達到一定溫度時，固體電解質界面(SEI)膜開始分解，釋放熱量和可燃氣體。

　　2.電解液反應：高溫下電解液可與嵌鋰負極或正極材料反應，進一步增加內熱。

　　3.正極材料結構破壞：過熱情況下，正極材料結構不穩定，可能釋放出氧氣，加劇熱失控反應。

　　4.隔膜熔化：溫度持續上升會導致隔膜材料的熔化，造成內部短路，加速熱失控的發生。

　　影響因素：

　　1.電池設計（包括材料選擇、電極結構和隔膜類型）

　　2.制造工藝質量

　　3.運行環境（如溫度、過充或者過度放電）

　　4.使用歷史（如機械損傷或前期循環過程中的微小缺陷累積）

　　通過安全性能測試可以有效識別電池在極端條件下的行為表現，為電池的設計改進和使用提供指導。未來的研究需要關注更加先進的測試方法和安全防護技術，以進一步提高鋰離子電池在各種應用中的安全性。

相關產品

凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。

聯系我們