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电池老化会影响电池的安全性吗?

钜大LARGE  |  点击量:1627次  |  2019年12月20日  

就像人出生后就在开始慢慢变老一样,动力电池自化成分容量后就开始了老化过程,时间永远是把杀猪刀。老化对于动力电池安全性的影响一直是很重要的话题。有没有可能出现新鲜电池安全性很好,能通过过充、加热等各项安全测试,而老化后电池安全性变差的情况呢?这是很多人都关心的问题。

一.锰酸锂(LiMn2O4)软包电池存储老化后热稳定性测试


实验所用为LiMn2O4软包电池,电池具体信息如表1所示。为了加速实现老化效果,100%SOC电池被分为五组分别在55℃存储了10、20、40、68和90天,随后在如图1所示的BTC装置中进行热稳定性测试。BTC装置采用类似ARC的Heat-Wait-Seek-Track模式,起始温度40℃,步进为10℃,自产热速率定义为0.03℃/min,实验停止条件为温度达到200℃或内部压力超过2bar。


55℃存储电池容量保持率同存储时间关系曲线。


随着存储时间延长电池热稳定性变化。


如图3所示,55℃存储10、20、40、68和90天电池容量保持率分别为92.5%、85.1%、78.5%、71.7%和68.0%。图3中T1为电池起始产热温度,T2为电池电压下降温度,T3为电池热失控温度。如图3所示,随着存储时间增加、电池老化增大,T1和T3均呈现上升趋势,表明电池的热稳定性逐步增强。


二.NCA18650电池存储或循环老化后加热产热量和产气量分析


实验所用的三种NCA18650电池相关信息。


老化后电池加热测试装置图[3]:(a)电阻丝加热炉;(b)热电偶;(c)惰性气体入口;(d)放气口;……


NCA18650电池加热热失控概览。本实验所用为NCA18650电池,其中NCR18650BF和INR18650-35E质量、容量和能量几乎一致,但前者用于低功率而后者用于高功率;ICR18650HE4的容量和能量相对较低。18650电池分别用循环和存储两种方式进行老化直至容量衰减至80%SOC,其中存储老化温度为60℃。老化后的电池满充后在如图1所示的装置中进行加热测试,NCA18650电池加热热失控的大致特征


三.结论


(1)从以上两篇文献报道来看,老化后电池的热稳定性确实有所提高,特别是高温存储老化;


(2)以上分析均是通过加热方式触发,电和机械方式触发电池热失控的表现有待进一步对比研究;


(3)新鲜电池和老化后电池在滥用测试中的表现有待深入研究,特别是热稳定性上的差异是否会对测试能否通过产生决定性影响。


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