鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年09月07日
【科普】軸向壓力導致18650電池失效的機理研究
隨著電動汽車產業的快速發展,鋰離子電池由于能量密度高、無記憶效應和安全性高等優點被廣泛的用于動力電池領域。由于電動隨著電汽車的特殊性,因此對動力電池的安全性也提出更高的要求,例如在電動汽車發生碰撞等安全事故時,需要動力電池不起火、不爆炸,保證駕乘人員的安全性,因此在動力電池安全試實驗中就包含了擠壓、針刺等涉及到在極端濫用情況下鋰離子電池安全性能的測試,能否通過這些嚴苛的安全試驗,是評價一款鋰離子電池安全性的終極標準。
在擠壓試驗中,鋰離子電池首先是外殼發生變形,然后開始對電芯形成擠壓,由于目前干法拉伸工藝制備的隔膜在橫向和對角線方向上強度較低,因此在電芯變形達到一定程度時,隔膜的橫向會首先發生斷裂,導致鋰離子電池的正負極直接接觸,發生短路,瞬間釋放出大量的熱量,導致負極SEI膜、正極活性物質和電解液發生分解反應,導致鋰離子電池發生熱失控,最終導致鋰離子電池起火和爆炸。
為了避免鋰離子電池在擠壓試驗中發生熱失控,提高鋰離子電池的安全性,就需要對鋰離子電池在擠壓試驗中發生熱失控的機理,進行深入的研究,從而對鋰離子電池進行針對性的安全設計,從而提升鋰離子電池在擠壓試驗中的安全性。下面我們就一起來看一下美國麻省理工學院的最新研究成果。
美國麻省理工學院的JunerZhu等人利用18650電池研究了在發生軸向擠壓的過程中鋰離子電池的發生熱失控的機理,并利用有限元分析模型進行了仿真分析,該模型還原了不同的軸向壓力對鋰離子電池造成的影響,分析結果得到了CT掃描的驗證,該仿真分析結果發現了兩種可以解釋在擠壓試驗中導致鋰離子電池發生短路原因。
由于在動力電池組中18650電池一般是采用垂直裝配的,在電池組發生跌落等情況下,軸向擠壓是造成鋰離子電池變形的主要原因,因此JunerZhu主要研究了在軸向壓力下電池變形導致鋰離子電池短路的機理。一些傳統的模型由于假設鋰離子電池內部是一個均一的整體,因此在預測18650電池軸向壓縮試驗的時候就無法準確預測試驗結果,這主要是由于鋰離子電池電芯的特殊結構,導致在電芯的上部和下部并不完全一致,同時由于鋰離子電池上蓋(也就是正極)獨特的結構使得鋰離子電池在承受軸向壓力的時候,可能會在內短路發生之前,就引起鋰離子電池發生短路。










