锂离子电池热传播研究量热仪

文章 (143) 2021-02-01 10:56:29

2011年在卡尔斯鲁厄技术学院(KIT)应用材料研究所–应用材料物理研究所成立了量热仪中心,该实验室运营着欧洲最大的电池量热仪实验室。六种不同大小的加速速率量热仪(ARC,热危害技术)与循环仪结合使用,可以评估锂离子电池在正常和滥用条件下(材料,电池和电池组)在材料,电池和包装水平上的热力学,热和安全数据(电气和机械)。锂离子电池具有高能量密度,快速充电/放电能力,无记忆效应和低自放电的优点,使其成为便携式电子设备和运输电气化的最合适电源,并且这种电池越来越多。更影响我们21世纪的日常生活。

热传播
显然,安全问题对消费者采用锂离子电池的意愿有重大影响,因为整个系统的温度无法控制地升高(所谓的热失控)会同时引起电池着火甚至爆炸。释放有毒气体。如果无法阻止单个电池进入热失控状态,那么最后一步是防止热失控从一个电池传播到相邻电池,即所谓的热传播,或者至少延长时间直到热传播至5-10分钟。这应该给电动汽车中的乘客留出足够的时间逃生或被消防员救起。大型ARC非常适合研究热传播

缓解热传播的材料鉴定设置
最近,在量热仪中心已经开发出一种装置,该装置可以开发并鉴定合适的对策,例如隔热罩。该设置由金属盒组成,该金属盒模仿电池盒并将其放入热量计室内。包装盒中装有四个袋式电池,并装有与ARC软件连接的热电偶。将加热器垫固定在电池2上,并将要测试的隔热材料安装在电池3和4之间以及盖子下方。现在借助加热垫将电池2加热以启动其热失控。图2清楚地表明,热失控是瞬间传播到单元1和单元3的。但是,在此示例中进行了测试的HKO Group改进的保护材料DEFENSORMULTIFLEX®进行了测试,能够将热传播到电池4的时间延迟9分钟。此外,在整个测试过程中,盖子顶部的温度(所谓的冷侧温度)一直低于80°C,而电池盒内部的温度却高达850°C。

目前,所有相关利益相关者都在制定一项有关电动汽车安全的全球技术法规(GTR),其中包括热传播。因此,仍然有很多讨论和正在进行的研究来确定哪种最佳初始化方法可以成为标准。我们希望热量计中心的研究将有助于在该领域取得进展。

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