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析鋰后的電池靜置不同時間安全性的區別在哪?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年06月10日  

在實際生產中經常可觀察到析鋰后的電池靜置一段時間后容量會有一定程度的提升,這主要是析出來的金屬鋰會在靜置過程嵌入石墨所致。從電池電性能角度看,容量恢復是好消息,但析鋰電池靜置不同時間其安全性又有哪些差異呢?來自德國巴登-符騰堡州太陽能與氫能研究中心(ZSW-ZentrumfürSonnenenergie-undWasserstoff-ForschungBaden-Württemberg)的ThomasWaldmann在電池析鋰和老化方面開展了很多研究,碩果累累。


為了得到析鋰的電池,作者將電池在0℃進行循環,循環后電池的放電曲線如圖1a所示。隨著循環次數的增加,電池放電容量不斷衰減,同時放電曲線出現平臺。析鋰電池放電曲線出現平臺早已有相關報道[1-2],也有研究希望利用該特征來判斷電池是否析鋰。一般認為平臺的出現是Li金屬(0Vvs.Li/Li+)和石墨(0.08VvsLi/Li+)同時存在導致的。隨后作者將析鋰后的電池室溫放置不同時間,測量放置后電池的容量恢復情況。如圖1b所示,放置13天內電池放電容量不斷增加,25℃放置311.6h電池放電容量恢復了約8.1%。析鋰電池靜置過程放電容量一定程度恢復的主要原因是析出的金屬Li會部分嵌入石墨。因此,電池析鋰后放置時間對電池容量恢復程度至關重要。


既然析鋰電池放置不同時間放電容量恢復情況不同,那析鋰電池放置不同時間ARC測試結果會有哪些區別呢?如圖2所示,新鮮電池、放置1.5h的析鋰電池和放置8天的析鋰電池熱失控時間分別為1950min、1000min和225min,同時三者熱失控最高溫度依次降低。溫度上的差異可理解為:(1)新鮮電池較析鋰后電池容量高,有更多的電化學能轉變成熱能;(2)析鋰后電池熱失控有部分內容物噴出,導致電化學能轉化成熱能并不充分。如圖3SHR曲線所示,放置1.5h的析鋰電池在約100℃即開始自產熱,而放置8天的析鋰電池和新鮮電池要到約150℃才開始自產熱,表明析鋰電池經過靜置后熱穩定性有所提高,長時間靜置其熱穩定性可以接近新鮮電池。


值得注意的是,從熱失控現象上看,新鮮電池ARC測試未發生JR噴出情況,質量損失相對較小;而析鋰后放置不同時間電池熱失控出現JR噴出的、現象,并且放置1.5h的析鋰電池熱失控質量損失高于放置8天的析鋰電池熱失控質量損失。圖3和圖4的結果表明析鋰后電池的熱穩定性低于新鮮電池,并且熱失控過程更為猛烈。同時進一步顯示隨著放置時間的增加,析鋰電池的熱穩定性有所提高。


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