电池组件的热分析是至关重要的发展有效的电池热管理策略,提高电池的性能,延长使用寿命,防止热失控,建立电池固有的安全至关重要。
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电池的热分析的重要性
安全电池,特别是锂离子电池,获得了显著的关注在过去的几年里,由于广泛使用的能源存储系统在许多应用程序中,包括智能手机和电动汽车。
锂离子电池是轻量级和具有较高的能量密度,使它们适合便携式能源存储系统。然而,这些特性也使他们更容易受到热逃亡。
热失控发生在低热量消散于细胞内的细胞产生的热量相比,由于自动加热,导致更高的细胞中储存的热量,这就增加了电池温度会导致更高的自动加热。
电池温度继续迅速增加由于热失控,最终导致爆炸,有毒气体的生产,和燃烧,可以致命的为用户的设备由锂离子电池。
内部或外部短路、环境条件、过热,不当的放电或充电电池,机械损伤,热点创造的细胞由于潜在的缺陷,相邻电子,所产生的热量和寄生反应的热失控的主要原因。
电池安全设计和管理系统可以减少外部资源和频率的影响。然而,解决内部缺陷所影响的,年龄和健康的细胞仍具有挑战性。
因此,热失控的途径必须使用专用的测试方法和设备的特点。2020欧洲杯下注官网此外,整合兼容性、安全性和其他先进电池测试方法在初始阶段的发展过程可以显著减少投放市场的时间,促进建立本质安全系统和细胞。
主要的热分析方法
电池设计的主要传热特性必须理解全面通过测量比热容、热导率和热扩散率确定的热量可以通过细胞。
加速量热法(电弧)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)和激光闪光分析(LFA)主要用于电池的热分析。
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温度变化和delithiation / lithiation可以改变材料的物理性质,包括耐用性、灵活性、力量、体积和尺寸。欧洲杯足球竞彩在一个单元中,这些变化不均匀,可以增加机械应力,从而不利影响材料的性能,最终电池性能。
例如,聚合物分隔符大幅缩减在更高的温度,从而影响电池性能。因此,测量收缩/扩张行为预测的应力和变形的关键在电池分离器。
TMA可以确定液体的尺寸变化,馅饼材料和固体作为时间的函数和/或温度下定义的机械力。欧洲杯足球竞彩此外,TMA也与膨胀法,确定样品的长度的变化可以忽略不计负荷来理解他们的热行为。
DSC和热重分析(TGA)
DSC和TGA可以用来测量电池的热稳定性。DSC是使用最广泛的热分析方法,可以确定细胞的比热容。
DSC可以精确测量其他热性能,包括焓变和反应温度、玻璃化转变温度和结晶/熔化温度。
DSC方法适用于研究泥浆,分隔符,电解质和电极。例如,DSC可以有效地调查期间释放的能量反应在电极和电解质之间。
LFA
LFA方法是一种有效的、多才多艺的和快速的方法来测量电极涂层的热扩散率,电极,并与高精度分隔符。获得准确级热物理的房地产数据详细热电池的建模是至关重要的。
弧
绝热量热法是使用最广泛的测量自动加热,这通常会导致锂离子电池热失控。弧可以有效地测量压力和放热化学反应的热性能。此外,弧测量细胞组件可以帮助了解不同材料组合的稳定性。
研究锂离子电池的热分析
在发表的一项研究能源杂志,研究人员调查了热源组成的锂离子电池热失控的过程的不同化学使用DSC和弧。
绝热热失控的特性研究了四种类型的商业锂离子电池使用弧,而在这些电池组件材料的反应特征,包括分离器、阳极、阴极,用DSC测定。欧洲杯足球竞彩
关键组件的反应峡谷和山峰以DSC匹配温升率波动衡量弧。因此,弧曲线之间的相关性和DSC曲线是用来调查中的热源热失控进程和识别热失控的机制。
分析和结果表明,热失控的严重性非常受内部短路的影响。内部短路产生一个额外的电子热与热释放的化学反应,这是负责自动加热。然而,内部短路的发生热失控的并不是唯一的原因,是在特定的细胞,发生热失控的没有任何内部短路。
在另一项研究发表在IOP会议系列:材料科学与工程欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球,研究人员显示的方法监测电池温度,防止锂电池故障。
最初,他们建立了一个基于二阶电阻电容的仿真模型(RC)电路的散热模型和生成的锂离子电池组使用仿真软件。电池组的温度是在新欧洲行驶循环条件下进行测试。
此外,散热系数的优化仿真模型是通过比较它与实验电池温度数据的基础上,利用MATLAB遗传算法。
优化结果表明,实际温度和模拟温度之间的差异是在一个学位,这表明,优化基于结果模型能准确反映实际的温度变化。
总而言之,热分析中发挥重要作用在防止热失控,将继续在未来电池发展的相关设计。热失控的机制的分析方法可以有效地指导商业锂离子电池的安全设计。
从AZoM:技术陶瓷制造业的未来
引用和进一步阅读
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热分析和流变学的电池(在线)可用https://analyzing-testing.netzsch.com/en-US(2023年2月07年访问)
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