CATL vs. BYD:一个测试引发的论战,看针刺测试背后的那些机理
针 刺试验的主要目的在于模拟锂离子电池的内部短路,并考察能否引发电池的热失控。热失控(ThermalRunaway)是导致锂离子电池安全事故的直接原因,而内部短路则是热失控中的关键共性特征。通常所说的事故滥用情况可分为机械滥用(挤压、针 刺、剐蹭、钝击等)、电滥用(短路、过充、过放等)和热滥用(过热等)三类。为此人们设计了一些试验如针 刺、过充和挤压等,用于对滥用情况进行模拟,并评估这些滥用可能带来的后果。这些滥用的过程中通常大多都会造成电池的内部短路,需要进一步地考察是否会由此引发电池的热失控。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1695051957166_9b8v10.jpg?imageView2/0)
按照GB/T 31485-2015的针 刺试验方法,将电池充满电,用直径为5-8mm的耐高温钢针,以(25±5)mm/s的速度,从垂直于电池极板的方向贯穿,贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心,钢针停留在电池中,观察1小时,不起火、不爆炸才算合格。针 刺试验的主要目的在于模拟锂离子电池的内部短路,而内短路有四种模式:![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1695051956932_66yu4g.jpg?imageView2/0)
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四种短路类型:A:①+③ B:①+④ C:②+③ D:②+④A和B的短路类型产热热量远远小于C和D的,大部分热失控由C和D造成首先,SEI膜分解导致电解液在裸 露的高活性碳负极表面发生还原分解。SEI膜的分解,导致电解液在电极表面的大量分解放热是导致电池温度升高,并引发电池热失控的根本原因。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1695051954258_aqc3oo.jpg?imageView2/0)
第二,充电态正极的热分解。贫锂态正极的热分解放热,以及进一步引发的电解液分解,加剧了电池内部的热量积累,促进了热失控的发生。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1695051956552_0te3e0.jpg?imageView2/0)
第三,电解质的分解。电解液热分解放热进一步加速了电池温升。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1695051955498_dv6hd1.jpg?imageView2/0)
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热失控过程为“链式反应”。控制热失控需要减少放热,切断“链式反应”的持续进行。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1695051955025_5v6zai.jpg?imageView2/0)
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实际上,不同材质的针得到的结果截然不同;(2)同样材质针重复实验,结果可能存在很大偏差。从电压曲线判断,铜针针 刺更容易导致电池发生严重内短路,一个样品不到2h即完全放电;钢针次之,16 h仍未完全放电;而塑料针针 刺内短路极微弱,甚至有的似乎观察不到内短路现象。以上结果证明:(1)针 刺实验结果确实同针的电导率有关;(2)针 刺实验中针是主要电流通路。针 刺实验的低重复性表明影响针 刺实验结果的不仅有针自身的电阻,接触电阻也是极为重要的因素。而针 刺过程接触电阻难以测量,针的表面粗糙度、锥角、针 刺过程电解液反应产物都有可能对接触电阻存在影响。著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-09-18
最近编辑:11月前