磷酸铁锂电池热失控产生的主要可燃气体检测解决方案
发布时间：2021-12-15 14:14
发布者：ofweekmall
关键词：
热失控
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锂离子电池(LIB)是当今公认的最合适的储能技术之一，由于其具有高能量密度和优异的循环寿命，正越来越多地应用于汽车、固定和航空领域。在寻求LIB性能优化和成本降低的方法时，安全风险仍然是推进其大规模应用的主要障碍。由于LIB具有高能量密度和易燃材料，LIB频繁发生爆炸事故。单个电池的故障可能导致涉及的组件(负极、正极、电解质和隔板)的物理和化学反应，从而导致产生过多的热量和气体。当在稳定温度区域之外工作时，高放热反应会导致电池快速自热——这种情况被称为热失控(TR)，并伴有相关表现（如烟雾生成、火焰喷射和爆炸）。因此，随着锂离子电池的大规模应用，其热失控和着火成为重要问题。 近几年来，全球能源危机和环境污染日益严重。锂离子电池作为清洁无污染的储能源，正逐步应用于新能源汽车、太阳能转换储能设备、移动通讯设备等领域。目前越来越多城市出现了搭载锂离子电池的新能源汽车的身影，然而一些安全隐患也随之逐渐暴露。根据新能源汽车的火灾调查报告，绝大多数起火诱因为电池热失控。锂离子电池的不合理使用、意外破坏或自身缺陷均可能导致爆炸和火灾发生。 在众多触发电池热失控的原因中，针刺是造成电池损坏的一种不可逆的破坏性行为。当电池受到尖锐物体刺入或受到较大冲击力时，会使电池产生机械损坏，打破电池内部结构并使内部物质直接暴露，同时很容易使电池内部的正负极之间发生短路，进而产生大量热量并使温度迅速升高，造成热失控危害 锂离子电池在热失控后从电池内部都释放出哪些气体。当然，由于每种电池的组成、结果、化学状态都存在差异，释放出来的气体各有差异。通常，这些气体都是可燃的，当热失控造成电池内部温度快速上升到一定程度，就有可能触发燃烧。这里以一个40Ah NCM/C软包电池为例说明，它的电解液LiPF6/EMC/DEC/EC。在充满电的情况下，通过针刺出发热失控，从而采集分析释放的气体成分。分析结果显示，释放出来的气体成分主要包括：
传统消费类电池，电池材料为LiCoO2/C，2.1Ah软包电池，能量为7.7Wh。触发热失控后通过设备采集气体进行分析，得到表1结果。这里的气体成分包括：
表1 气体成分  同时测量释放出来的气体的含量(表2)，从50%SOC到100%SOC，热失控后释放出来的气体含量增加了3倍多。在150%SOC，释放的气体含量达到了50%SOC下的7.5倍，一个小小的电池竟然可以释放出这么多的气体。 表2 气体含量  动力电池产品关乎用户的生命安全，其安全设计和要求在整个电池系统设计中处于最高优先级。 |
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