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磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池?zé)崾Э丶捌鋬?nèi)部演變機(jī)制研究

發(fā)布日期:2022-10-27 瀏覽次數(shù):829


 


電池研究

導(dǎo)語(yǔ)

據(jù)悉,“熱失控”是指電池內(nèi)部發(fā)生放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫升速率急劇變化的過熱行為,通常伴有電池冒煙、起火燃燒以及爆炸等現(xiàn)象。圖1為鋰離子電池典型熱失控過程示意圖。鑒于2017年至今,韓國(guó)發(fā)生了多起儲(chǔ)能系統(tǒng)失火事件,造成了非常嚴(yán)重的后果。因此,針對(duì)磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池開展熱失控機(jī)制分析,有助于為電池系統(tǒng)熱失控防護(hù)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。


 

本文針對(duì)儲(chǔ)能磷酸鐵鋰電池設(shè)計(jì)了突然停止絕熱熱失控的試驗(yàn),通過將電池在熱失控關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時(shí)刻迅速進(jìn)入“冷凍”狀態(tài)。通過對(duì)各冷凍狀態(tài)下電池內(nèi)部組件的分析,揭示電池在絕熱熱失控過程中內(nèi)部組成的演變機(jī)制。

01

 

定點(diǎn)冷卻熱失控及其材料檢測(cè)方法

1.1 定點(diǎn)冷卻熱失控實(shí)驗(yàn)

熱失控過程中自產(chǎn)熱的產(chǎn)熱量與產(chǎn)熱速率是熱失控機(jī)理研究中最為關(guān)注的問題。絕熱加速量熱儀(ARC,Accelerating Rate Calorimeter)是進(jìn)行電池?zé)崾Э販y(cè)試的主要實(shí)驗(yàn)儀器之一。其工作原理是通過儀器的控制,使得樣品溫度與量熱腔溫度總是保持一致,從而提供一個(gè)類絕熱環(huán)境。

 

本實(shí)驗(yàn)采用ARC的典型工作模式為“加熱-等待-搜尋”模式,如圖2所示。通過加熱電池,直至檢測(cè)到電池自產(chǎn)熱之后,再進(jìn)入絕熱跟蹤階段,從而保持絕熱測(cè)試環(huán)境,使得電池產(chǎn)生的熱量完全被電池吸收并造成電池溫升。

 

因此可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電池?zé)崾Э剡^程中的關(guān)鍵溫度點(diǎn)。為開展定點(diǎn)冷卻熱失控實(shí)驗(yàn),需要獲取熱失控過程中關(guān)鍵溫度點(diǎn)狀態(tài)的電池樣品:即當(dāng)電池溫度升高到某一關(guān)鍵溫度時(shí),人工手動(dòng)停止絕熱熱失控實(shí)驗(yàn),并用液氮通過導(dǎo)管進(jìn)入ARC量熱腔內(nèi)部實(shí)現(xiàn)電池快速降溫,將電池“冷凍”在熱失控測(cè)試過程中的狀態(tài)。

1.2 電池拆解及表征分析方法

為了避免電池材料在大氣中制樣分析時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化,本實(shí)驗(yàn)中電池拆解、轉(zhuǎn)移及組分分析均在惰性氣氛下進(jìn)行。針對(duì)不同狀態(tài)電池的正極、負(fù)極以及隔膜等組件分別進(jìn)行形貌、表面組成等表征分析。

02

 

定點(diǎn)冷卻熱失控試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)電池基本信息

本次實(shí)驗(yàn)用電池為XX儲(chǔ)能電站中拆卸下來的24Ah磷酸鐵鋰的電池。電池基本信息如表1所示。

 

2.2 定點(diǎn)冷卻熱失控過程分析

磷酸鐵鋰電池在絕熱環(huán)境下的熱失控過程可以明顯地分為自發(fā)熱階段(溫升速率≥0.02℃/min)和熱失控階段(溫升速率≥1℃/min,或稱自加熱狀態(tài)),同時(shí)還存在電池泄壓閥打開這一明顯的外部特征變化。

 

因此本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)熱失控過程中的四個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)進(jìn)行分析,分別為:自發(fā)熱起始溫度點(diǎn)T0、熱失控(自加熱)起始溫度點(diǎn)T1、泄壓閥打開溫度點(diǎn)T2、熱失控最高溫度點(diǎn)Tmax。四種定點(diǎn)冷卻熱失控實(shí)驗(yàn)過程曲線如圖3所示。相關(guān)熱失控特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所示。

 

對(duì)比四組熱失控電池的關(guān)鍵溫度點(diǎn)可知,該磷酸鐵鋰電池的自發(fā)熱起始溫度范圍是116~126℃,發(fā)生熱失控的起始溫度范圍是138~147℃,而泄壓閥打開的起始溫度范圍是177~182℃。各關(guān)鍵溫度點(diǎn)的結(jié)果比較接近,表明熱失控實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性較好。

2.3 試驗(yàn)后電池外觀及基本參數(shù)

 

4顯示了四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池的外觀。可以發(fā)現(xiàn),隨著熱失控過程的進(jìn)行,磷酸鐵鋰電池鼓脹程度逐漸加劇,電池?zé)崾Э亟Y(jié)束后盡管外包裝仍然存在,但有明顯燒蝕現(xiàn)象。電池泄壓閥打開后,大量電池燃燒產(chǎn)物附著在殼體外部。

 

對(duì)比四種條件下的磷酸鐵鋰電池基本參數(shù),如表3所示??芍S著絕熱熱失控的進(jìn)行,電池重量逐漸降低,內(nèi)阻逐漸增加,中心厚度有明顯增長(zhǎng),開路電壓逐漸降低,且在達(dá)到熱失控溫度點(diǎn)后電池電壓急劇降低至0V。

 

這主要是由于電池開始發(fā)生熱失控時(shí),電池內(nèi)部隔膜大量閉孔且開始收縮,導(dǎo)致正負(fù)極發(fā)生內(nèi)短路,電池電能瞬間釋放,電壓急劇下降至0V。

03

 

電池拆解及表征分析

3.1 拆解后關(guān)鍵材料外觀

 

5顯示了四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池拆解后的外觀。如圖5(a)所示,自發(fā)熱溫度點(diǎn)T0狀態(tài)下,電池正極、負(fù)極和隔膜可完整分離開,表觀顏色無明顯變化。但正負(fù)極發(fā)生褶皺,推斷電池處于高溫環(huán)境導(dǎo)致了電極發(fā)生變形。而在熱失控溫度點(diǎn)T1狀態(tài)下,如圖5(b)所示,隔膜完全粘附在正極表面,但微微用力仍可在基本保留隔膜完整度的情況下將隔膜與正極分離。

 

值得注意的是,正極表面出現(xiàn)異常的突起點(diǎn),同時(shí)在電極表面出現(xiàn)黑色和灰色兩種顏色區(qū)域。灰色區(qū)域推測(cè)為殘留的部分隔膜。而在負(fù)極表面同樣觀察到黑色和金色兩種顏色。

 

金色區(qū)域代表負(fù)極為嵌鋰態(tài),黑色區(qū)域的出現(xiàn)表明在T1狀態(tài)下電池發(fā)生內(nèi)短路,導(dǎo)致負(fù)極局部發(fā)生快速脫鋰。而分離出的隔膜雖然仍基本完整,但已存在一定程度的拉伸變形。表明在T1溫度下,隔膜發(fā)生一定程度的收縮,導(dǎo)致電池發(fā)生內(nèi)短路。

 

 

當(dāng)溫度繼續(xù)升高,在泄壓閥打開的溫度點(diǎn)T2狀態(tài)下,如圖5(c)所示,隔膜發(fā)生熔融,并完全粘附在正極上,無法在基本保持形狀的情況下從正極上分離。負(fù)極多處出現(xiàn)裸露的銅箔,表明在該狀態(tài)下電池發(fā)生大面積內(nèi)短路,負(fù)極活性物質(zhì)從銅箔上開始剝離。

 

在熱失控最高溫度Tmax狀態(tài)下,如圖5(d)所示,隔膜經(jīng)過高溫反應(yīng)后,除了少量粘附在正極和負(fù)極表面,大量隔膜收縮形成色澤發(fā)黃的小碎片,并且正、負(fù)極粉末大面積脫落。

 

通過四個(gè)階段的正負(fù)極、隔膜的外觀可以明顯看出當(dāng)電池通過自發(fā)熱到自加熱,隔膜變形損壞明顯,溫度在130-150℃范圍,進(jìn)而使得電池?zé)崾Э貭顟B(tài)不可逆,正極分解反應(yīng)、電解質(zhì)溶液分解反應(yīng)以及粘結(jié)劑與負(fù)極之間化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,產(chǎn)生大量氣體導(dǎo)致泄壓閥打開,電池發(fā)生熱失控,內(nèi)部材料狀態(tài)完全破壞。

 

3.2 負(fù)極材料表面形貌及組成分析

對(duì)四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池負(fù)極的表面形貌進(jìn)行分析,如圖6所示。在自發(fā)熱溫度T0狀態(tài)下,負(fù)極表面仍能觀察到清晰的石墨顆粒形態(tài)(圖6(a))。而在熱失控溫度點(diǎn)T1狀態(tài)下,負(fù)極表面覆蓋了一層沉積物,這可能是由于電解液分解的產(chǎn)物在負(fù)極表面沉積所致(圖6(b))。

 

而在泄壓閥打開的溫度點(diǎn)T2狀態(tài)下,負(fù)極表面又能觀察到清晰的石墨顆粒形貌,這是由于高溫狀態(tài)下負(fù)極表面的沉積物進(jìn)一步發(fā)生分解(圖6(c))。而在熱失控最高溫度Tmax狀態(tài)下,負(fù)極表面無法再觀察到明顯的石墨顆粒形貌,表明熱失控后負(fù)極發(fā)生氧化,材料結(jié)構(gòu)已發(fā)生破壞(圖6(d))。

 

進(jìn)一步的,采用XPS對(duì)四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池正極的表面組成進(jìn)行分析,如圖7所示。

 

從圖7(a)可知,在自發(fā)熱溫度點(diǎn)T0狀態(tài)下,負(fù)極表面的C存在C-F、C=O、-CO3、C-O、C-C、及其他碳化物形態(tài),其中,C-C是導(dǎo)電劑SP的特征峰;C-F表明負(fù)極表面存在含氟有機(jī)物;C-O代表著PEO低聚物的生成;C=O代表ROCO2Li、Li2CO3等烷基鋰碳酸鹽的存在。由此可見負(fù)極表面除了導(dǎo)電劑外基本檢測(cè)到的都是SEI膜組成物質(zhì)。

 

這是由于自發(fā)熱溫度是電池內(nèi)SEI膜剛開始分解的特征溫度點(diǎn),在該溫度點(diǎn)進(jìn)行冷卻處理時(shí),負(fù)極表面的SEI膜仍然存在。在溫度升高到T2的過程中,可見C-O與C-F占比明顯增加,說明在熱失控過程中,負(fù)極表面副反應(yīng)劇烈,生成的含碳副產(chǎn)物主要以增加O、F元素為主。至完全熱失控時(shí),含C物質(zhì)情況發(fā)生較大變化。

 

從溫度達(dá)到Tmax的電池來看,負(fù)極表面無法檢測(cè)到C-F、C=O,-CO3占比明顯增加,超過C-O,C-C占比大幅減小,新出現(xiàn)sp2C,且sp2C所占含量最多。由此可見,完全熱失控后,C-F組分推測(cè)可能主要是小分子,均噴出了電池外,離開了負(fù)極表面。C=O進(jìn)一步反應(yīng)徹底轉(zhuǎn)換成了-CO3、C-O。

 

其中-CO3占比增加說明負(fù)極表面最終產(chǎn)物含有很多Li2CO3。sp2C為碳的石墨化結(jié)構(gòu),說明由于經(jīng)歷熱失控過程的高溫,負(fù)極表面的C-C結(jié)構(gòu)石墨化了。

7(b)為四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池負(fù)極的O1sXPS圖譜。在溫度達(dá)到T0時(shí),負(fù)極表面的O存在C=O、-CO3、C-O三種形式,其中,C-O代表著PEO低聚物的生成;C=O代表ROCO2Li、Li2CO3等烷基鋰碳酸鹽的存在。

 

由此可見負(fù)極表面的O基本均來自SEI膜組成物質(zhì)。在溫度升高的過程中,C-O占比出現(xiàn)下降,表明負(fù)極表面SEI逐漸分解。另外,在Tmax狀態(tài)下還檢測(cè)出了O-Al,說明隔膜涂層因高溫粘附到了負(fù)極表面。

 

 

7(c)為四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池負(fù)極的F1sXPS圖譜。在溫度達(dá)到T0時(shí),負(fù)極表面的F存在C-F、F-P、LiF三種形式,其中,C-F代表著含氟有機(jī)物的生成;F-P代表殘留電解質(zhì)鹽LiPF6的存在以及相應(yīng)分解產(chǎn)物PFx的存在。

 

在溫度升高的過程中,C-F、P-F的占比先升后降,到Tmax時(shí),僅剩下LiF。隨著溫度的升高,LiPF6受熱分解或與其他物質(zhì)反應(yīng),先生成氟磷化物以及含氟有機(jī)物,電池?zé)崾Э睾?,這些氟磷化物以及含氟有機(jī)物因高溫全部轉(zhuǎn)化成了最穩(wěn)定的產(chǎn)物L(fēng)iF。

 

因此,通過上述分析可知,隨著溫度的升高,SEI膜在T0點(diǎn)開始發(fā)生分解,并檢測(cè)到LiPF6的分解產(chǎn)物PFx;當(dāng)達(dá)到T1時(shí)副反應(yīng)開始劇烈,且在Tmax狀態(tài)下電池負(fù)極主要由石墨、石墨化的C、Li2CO3、LiF、隔膜中的的Al3O2等主要物質(zhì)組成。由此可知,為防止電池性能的衰退,必須要保證電池溫度低于T0。

3.3 正極材料表面形貌及組成分析

 

8顯示了四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池正極的SEM圖。電池開始自發(fā)熱時(shí),電池正極表面可觀察到活性材料顆粒,且表面覆蓋沉積物,推測(cè)來自于電解液分解產(chǎn)物。

 

溫度達(dá)到T1時(shí),產(chǎn)生了多種不同顏色的表面區(qū)域,黑色區(qū)域可觀察到清晰的活性材料顆粒形貌,灰色發(fā)黑區(qū)域可觀察到表面覆蓋有膜狀物質(zhì),另有異常點(diǎn)表面出現(xiàn)大量團(tuán)狀物質(zhì)。而當(dāng)溫度繼續(xù)升高后,電極表面形成一層膜狀物,無法區(qū)分。

 

進(jìn)一步的,采用XPS對(duì)四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池正極的表面組成進(jìn)行分析,如圖9所示。

 

與負(fù)極表面組成相似,如圖9(a)所示,溫度達(dá)到T0時(shí),正極表面覆蓋了一層界面膜。溫度升高到T2的過程中,可見C-O與C-F占比減少,C-C占比增加,說明在熱失控過程中,正極表面的含炭材料上的雜元素基團(tuán)因受熱逐步脫離,含炭材料被碳化。

 

至完全熱失控時(shí),含C物質(zhì)情況發(fā)生較大變化。從溫度達(dá)到Tmax的電池來看,正極表面無法檢測(cè)到C-F,C-O、-CO3還有少量存在,新出現(xiàn)sp2C,且sp2C所占含量最多。

 

由此可見,完全熱失控后,C-F組分推測(cè)可能主要是小分子,均噴出了電池外,離開了正極表面。sp2C為碳的石墨化結(jié)構(gòu),說明由于經(jīng)歷熱失控過程的高溫,正極表面的C-C結(jié)構(gòu)石墨化了。

 

9(b)為四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池正極的O1sXPS圖譜。在溫度達(dá)到T0時(shí),正極表面的O基本均來自CEI膜組成物質(zhì)。在溫度升高的過程中,C-O占比出現(xiàn)下降,推測(cè)最終O主要以-CO3的碳酸根形式存在。

 

9(c)為四種定點(diǎn)冷卻條件下磷酸鐵鋰電池正極的F1sXPS圖譜。在溫度升高的過程中,LiF占比減少,到Tmax時(shí),僅剩下C-F。

 

推測(cè)是隨著溫度的升高,LiPF6受熱分解或與其他物質(zhì)反應(yīng),首先生成氟磷化物以及含氟有機(jī)物,待電池?zé)崾Э睾?,這些氟磷化物以及含氟有機(jī)物因高溫全部轉(zhuǎn)化成最穩(wěn)定的產(chǎn)物L(fēng)iF,在熱失控時(shí),正極上的LiF可能隨著電池內(nèi)部物質(zhì)噴出而損失。

 

所有狀態(tài)下的Li元素都是呈現(xiàn)鋰離子形態(tài)存在。表明在熱失控過程中不會(huì)出現(xiàn)鋰單質(zhì)。其中,除了T0、T1異常點(diǎn)過充白色區(qū)域及短路熱失控處Li1s圖形外,其他的Li1s圖形均受到了Fe3p出峰的干擾。說明上述三個(gè)區(qū)域正極表面覆蓋有較厚其他物質(zhì),遮蔽了Fe的出峰信號(hào)。

 

因此,通過上述分析可知,正極表面覆蓋一層CEI膜,并在T0溫度下疑似電解液已經(jīng)發(fā)生分解,并隨著溫度的升高,正極表面覆蓋的界面膜越厚;當(dāng)溫度升至T2時(shí),正極表面含碳材料開始發(fā)生分解,直至在Tmax時(shí)形成石墨化的C-C結(jié)構(gòu)。

 

Tmax狀態(tài)下,正極表面主要存在較厚的界面膜、石墨化的C-C、-CO3、C-F等物質(zhì)。由此可知,磷酸鐵鋰正極和負(fù)極均在T0狀態(tài)下疑似已經(jīng)發(fā)生了副反應(yīng),但相比于負(fù)極材料,正極材料在熱失控狀態(tài)下安全性更加穩(wěn)定,這也和磷酸鐵鋰材料本身特性有關(guān)。

 

3.4 隔膜表面形貌及透氣度分析

從電池拆解情況可知,除了T0下的電池外,其他電池中的隔膜均粘附在電極上。SEM需要的樣品量少(1cm×1cm),由于Tmax時(shí)隔膜已完全損壞無法分析,因此將分離出隔膜樣品的T1、T2溫度下的電池以及T0下的電池中隔膜取樣進(jìn)行表征。測(cè)量透氣度需要約20cm長(zhǎng)的隔膜用于測(cè)試,僅T0、T1溫度下的電池中可分離出足夠的隔膜樣品用于測(cè)試。

 

溫度達(dá)到T0時(shí),隔膜對(duì)負(fù)極面為氧化鋁涂層,對(duì)正極面為基膜面,仍能觀察到基膜上的孔隙結(jié)構(gòu)。溫度是上升到T1時(shí),隔膜對(duì)負(fù)極面的涂層上粘附有塊狀物質(zhì),推測(cè)為熱失控過程中的電池內(nèi)副產(chǎn)物,對(duì)正極面的基膜已經(jīng)閉孔,無法觀察到明顯的孔隙結(jié)構(gòu)。

 

當(dāng)溫度達(dá)到T2時(shí),隔膜對(duì)負(fù)極面的涂層上粘附有膜狀物質(zhì),涂層顆粒形貌并不清晰,推測(cè)涂層上粘附了熱失控過程中的電池內(nèi)副產(chǎn)物,對(duì)正極面的基膜已經(jīng)閉孔,無法觀察到明顯的孔隙結(jié)構(gòu)。通過隔膜透氣度測(cè)試驗(yàn)證了上述現(xiàn)象,如表4所示。

 

因此,通過上述分析可知,當(dāng)隔膜在T1時(shí)已經(jīng)完全閉孔,并存在較厚的塊狀熱失控副產(chǎn)物,但隔膜相對(duì)較為完善;當(dāng)溫度達(dá)到T2時(shí),副產(chǎn)物以膜狀形態(tài)均勻分布在隔膜的陶瓷涂層上,并且隔膜已經(jīng)破碎嚴(yán)重。由此可知,隔膜閉孔溫度晚于T0,即電池失效首先發(fā)生在正負(fù)極和電解液,繼而隔膜才發(fā)生閉孔。

04

 

分析結(jié)論


 

通過上述分析,可以觀察到在儲(chǔ)能電站中同期使用的同款磷酸鐵鋰電池在4種不同熱失控溫度狀態(tài)下內(nèi)部材料元素、成分和形貌的變化,分析可以得出如下結(jié)論:

 

1)電池在溫度達(dá)到自發(fā)熱起始溫度T0(自發(fā)熱速率達(dá)到0.02℃/min)時(shí),內(nèi)部變化不劇烈,SEI膜基本完整,電解液開始分解,有輕微的產(chǎn)氣現(xiàn)象,正負(fù)極、隔膜形貌未發(fā)生明顯變化(但極片明顯褶皺),正極表面界面膜增厚,此時(shí)的電池處于熱失控臨界狀態(tài);

 

2)電池在溫度達(dá)到熱失控起始溫度T1(自加熱速率達(dá)到1℃/min)時(shí),副反應(yīng)加劇,正極表面

膜明顯增厚,隔膜完全閉孔、有明顯附著物且隔膜較為完整;此時(shí)不可逆產(chǎn)熱已造成內(nèi)部材料變化,正負(fù)極片上均有含F、P、-CO3等的副反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生,由于隔膜收縮導(dǎo)致的內(nèi)部短路范圍不斷擴(kuò)大,從而使得自加熱狀態(tài)不斷擴(kuò)大,溫度快速升高。

 

3)電池在溫度達(dá)到安全閥開啟溫度T2時(shí),由于反應(yīng)速率快速上升,氣壓增大導(dǎo)致泄壓閥打開,銅箔裸露,內(nèi)短路開始發(fā)生;含LiF和可燃有機(jī)物的氣體噴射而出,此時(shí)正極表面含碳材料開始碳化,在極片表面明顯可見隔膜熔融的痕跡,副產(chǎn)物以膜狀形態(tài)均勻分布在隔膜的陶瓷涂層上,碳化程度不斷上升,呈現(xiàn)出明顯熱失控過程現(xiàn)象。

 

4)當(dāng)溫度達(dá)到Tmax時(shí),隔膜已完全破壞,正、負(fù)極粉末大面積脫落,內(nèi)部材料最終以石墨、磷酸鐵鋰、石墨化的C-C,Li2CO3,LiP,Al3O2等形態(tài)穩(wěn)定存在。

 

5)對(duì)于磷酸鐵鋰電池而言,當(dāng)溫度處于T0點(diǎn)時(shí),正負(fù)極均已開始發(fā)生副反應(yīng);當(dāng)溫度達(dá)到T1點(diǎn)時(shí),負(fù)極SEI膜破壞發(fā)生明顯副反應(yīng),正極界面膜增厚,隔膜閉孔且有明顯異物;當(dāng)溫度達(dá)到T2點(diǎn)時(shí),負(fù)極開始內(nèi)短路,正極界面膜增厚且表面發(fā)生碳化,安全閥開啟,電解液和氣體噴出,隔膜熔斷;當(dāng)溫度達(dá)到Tmax時(shí),隔膜已完全破壞,正、負(fù)極粉末大面積脫落。

 

因此,可以明顯發(fā)現(xiàn),對(duì)于磷酸鐵鋰電池來說,隨著溫度升高,SEI膜分解(T0),隔膜閉孔熔斷(T1),正負(fù)極極片內(nèi)短路(T1~T2),銅箔露出(T2),正負(fù)極集流體內(nèi)短路(T2~Tmax)等現(xiàn)象依次發(fā)生,且熱失控的初期主要集中在負(fù)極、電解液。

05

 

結(jié)果分析

通過本文研究分析可知,對(duì)于儲(chǔ)能電池而言,當(dāng)熱失控自加熱狀態(tài)開始就很難通過常規(guī)手段中止反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行,而自發(fā)熱狀態(tài)到熱失控起始過程時(shí)間只有幾分鐘到十幾分鐘,此時(shí)采取措施也可能來不及。

 

因此在電池達(dá)到自發(fā)熱狀態(tài)前就應(yīng)當(dāng)切斷熱源,根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)和其他相關(guān)研究成果,自發(fā)熱起始溫度點(diǎn)一般在100-120℃之間,考慮到電池使用溫度一般在60℃以下,那么在60~100℃的溫度變化過程中,足夠電站系統(tǒng)對(duì)單個(gè)故障電芯或電池組進(jìn)行斷電、冷卻以及其他控制手段。這也是消防控制的最終解決手段,而不應(yīng)該等到冒煙、明火等現(xiàn)象發(fā)生。

 原文轉(zhuǎn)載自磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池?zé)崾Э丶捌鋬?nèi)部演變機(jī)制研究 (qq.com)

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