中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

動力電池熱失控相關(guān)的安全事故頻發(fā)阻礙了鋰離子電池高能量密度化路線，而研判熱失控機(jī)制是解決這一難題的重要環(huán)節(jié)。

 

關(guān)于熱失控，目前所知熱-溫-反應(yīng)閉環(huán)（HTR loop）是其主要的觸發(fā)因素，其過程為溫度超過安全窗口→主材間放熱反應(yīng)→劇烈溫升→深度放熱的惡性循環(huán)。

 

對于其過程識別的三個(gè)重要溫度節(jié)點(diǎn)分別是1）T1：自放熱起始溫度；2）T2：熱失控起始溫度；3）T3：熱失控最高溫度；

 

資料2

由上圖可知：中國電動汽車的安全事故通常發(fā)生在一年的服役期，因此老化對于電池?zé)崾Э乇憩F(xiàn)的影響至關(guān)重要；但目前部分研究報(bào)道的這一關(guān)聯(lián)性的結(jié)論相互矛盾，這說明老化過程熱失控行為的多變與衰減路徑、老化機(jī)理與電池化學(xué)體系強(qiáng)相關(guān) 。而現(xiàn)有研究僅關(guān)注特定的老化條件 ，導(dǎo)致老化機(jī)理-熱失控表現(xiàn)關(guān)聯(lián)不明晰，但在這篇論文中通過四種老化/衰退路徑填補(bǔ)學(xué)術(shù)空缺。

 

~那么該研究是通過怎么的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來歸納結(jié)論的呢？

 

如下表：

加速老化測試表

 

這里需要解釋說明一下其中的須知概念：

 

標(biāo)定性能測試：1）0.33C恒電流充電至4.2V，恒壓到電流<0.05C（1.2A）為止 ；2）靜置30min；3）0.33C恒電流放電至2.5V；4）靜置30min；25℃重復(fù)1-4三次，取第三圈的放電容量為標(biāo)定值

 

健康度/壽命值（state of heath，SOH）： 圖片 ，式中Q指代不同衰退路徑下電池的標(biāo)定容量（老化容量），Q0表示新鮮電池的標(biāo)定容量（新鮮容量），因此SOH也可以理解為容量保持率

 

每個(gè)測試項(xiàng)的電池分配：4個(gè)（95%SOH）+4個(gè)（90%SOH）+4個(gè)（85%SOH）+4個(gè)（80%SOH）+1個(gè)（失效分析）=17個(gè)

 

失效分析：當(dāng)電池在不同衰退路徑下老化到80%SOH（認(rèn)定為電池退役）后，對其進(jìn)行有損的拆解并檢測分析

 

下方是該研究所用到的失效分析方法：

 

物理化學(xué)測試與性能表征

 

~實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，就是數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果討論了，該工作的重點(diǎn)也在這里

 

在不同衰退路徑下測試電池的老化行為

 

從上圖可知，壽命最差的是-5℃/1C循環(huán)老化模式下的電池，而循環(huán)性能最好的是25℃/2C循環(huán)老化模式下的電池，55℃/100%SOC（滿電狀態(tài)）存儲老化模式下的電池因?yàn)椴淮嬖趨⒈冉M故無性能判定結(jié)論。

 

 

在不同衰退路徑下新鮮（初始點(diǎn)）和退役電池（終結(jié)點(diǎn)）的阻抗圖

 

如上圖所示，可以知道25℃/2C、55℃/1C循環(huán)老化模式的電池在內(nèi)阻上出現(xiàn)了劇烈地增長，而高溫存儲老化模式下的電池傳荷（傳遞電荷）阻抗無明顯變化，這說明高溫存儲與循環(huán)相比反而改善了電池的動力學(xué)性能。

 

在不同衰退路徑下從服役（初始點(diǎn)）和退役電池（終結(jié)點(diǎn)）中提取的滿充負(fù)極照片：a）新鮮；b）-5℃/1C循環(huán)；c）25℃/2C循環(huán)；d）55℃/1C循環(huán)；e）55℃/100%SOC存儲

那么從上圖可以清晰地觀察到，-5℃/1C循環(huán)下的負(fù)極片出現(xiàn)了肉眼可見的大幅析鋰（lithium plating），25℃/2C循環(huán)下的負(fù)極片除了析鋰之外還存在電解液干涸、嵌鋰程度不均勻的現(xiàn)象，55℃/1C循環(huán)下的負(fù)極片呈現(xiàn)深金色并有輕微的鋰沉積現(xiàn)象，最后55℃/100%SOC存儲的負(fù)極片無肉眼可見的析鋰且呈現(xiàn)均勻的紅金色，說明這種老化模式下的石墨嵌鋰程度較小。

 

失效分析-半電池測試結(jié)果匯總

 

上面這幅圖表是失效電池拆解后的極片組裝成半電池的測試數(shù)據(jù)。需要注意：

 

初始鋰化容量（正極）=初始狀態(tài)到2.8V的容量數(shù)值；

 

總鋰化容量（正極）=4.3V到2.8V的容量數(shù)值；

 

初始脫鋰容量（負(fù)極）=初始狀態(tài)到2.0V的容量數(shù)值；

 

總脫鋰容量（負(fù)極）=0.01V到2.0V的容量數(shù)值。

 

基于上述概念，可以得到下方四個(gè)重要的指標(biāo)：

 

正極的鋰化程度：正極材料上鋰的相對含量，數(shù)值=1−初始鋰化容量（正極）∕總鋰化容量（正極）

 

負(fù)極的鋰化程度：負(fù)極材料上嵌鋰的相對含量，數(shù)值=初始脫鋰容量（負(fù)極）∕總脫鋰容量（負(fù)極）

 

正負(fù)極的總鋰化容量降低表明電極上有活性物質(zhì)（loss of active material，LAM）的損失

 

正負(fù)極的鋰化程度變化反應(yīng)出電極上活性鋰庫存（loss of lithium inventory，LLI）的變動

 

電池?zé)崃W(xué)退化機(jī)制判定表

 

上面這張圖表說明，-5℃/1C循環(huán)與55℃/100%SOC存儲老化模式下電池的衰竭多以負(fù)極的活性鋰庫存損失為主，而25℃/2C循環(huán)與55℃/1C循環(huán)則存在正負(fù)極活性物質(zhì)的大量損失。

 

失效分析數(shù)據(jù)匯總圖

 

通過上圖中對于失效電池的正負(fù)極分析與現(xiàn)象觀察，可以將明確的證據(jù)與推論鏈條梳理成下表：

 

正負(fù)極失效分析的主要結(jié)果

 

由分析結(jié)果可知，-5℃/1C循環(huán)老化模式下的主要衰退機(jī)制是負(fù)極的鋰沉積；而對于25℃/2C與55℃/1C循環(huán)老化模式而言，一個(gè)明顯的失效特征就是正負(fù)極表面化學(xué)穩(wěn)定性的同時(shí)衰退：正極/電解質(zhì)界面膜（CEI）增厚、負(fù)極SEI膜增厚，不同的是25℃/2C循環(huán)老化還存在著正極活性物質(zhì)溶解、負(fù)極輕微析鋰；55℃/100%SOC存儲老化模式比對55℃/1C循環(huán)老化模式，在衰減因子上增加了正極活性材質(zhì)的溶出。

 

正負(fù)極體相/界面熱穩(wěn)定性分析

 

根據(jù)上面對于新鮮vs失效電池的主材DSC分析，可以將結(jié)果歸納成下表：

不同老化路徑下電池主要成分的熱穩(wěn)定性測試現(xiàn)象觀察與結(jié)果歸納

 

從上面這張歸納圖標(biāo)可知：

 

-5℃/1C循環(huán)老化樣品因?yàn)榇罅康幕顫姵练e鋰能夠在較低的升溫溫度下與電解液反應(yīng)，因此在150℃左右有明顯的放熱峰；

 

25℃/2C循環(huán)老化樣品有微量的活性沉積鋰，因此初始放熱溫度也有些微提前；

 

55℃ /1C循環(huán)老化樣品的熱流率增長源自于增厚的SEI膜分解放熱；

 

55℃/100%SOC存儲老化樣品的放熱峰滯后與產(chǎn)熱量減少，是因?yàn)槠湄?fù)極較低的嵌鋰量導(dǎo)致的結(jié)果；

 

所有的不同老化路徑樣品正極放熱機(jī)制相同，產(chǎn)熱量接近；

 

-5℃/1C老化樣品的正極+負(fù)極因?yàn)榇嬖诔练e鋰的緣故，在100~200℃內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)新的放熱峰

 

由此，可以推演：全壽命周期內(nèi)的電池?zé)崾Э匦袨檠莼饕Q于負(fù)極&電解液間放熱反應(yīng)的變化

 

不同衰退路徑下不同健康度的增容式加速量熱儀測試的數(shù)據(jù)與提取結(jié)果

 

上圖整合了絕熱熱失控測試的數(shù)據(jù)，通過對現(xiàn)象的觀察與關(guān)鍵參數(shù)的識別，可以得到下表：

 

絕熱熱失控測試結(jié)果與分析

 

這里再次明確一下四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)（包含前面所述三個(gè)關(guān)鍵溫度）的定義：T1：自產(chǎn)熱起始溫度；T2：自升溫速率到1℃/s的對應(yīng)溫度，也可以稱為熱失控起始溫度；T3：熱失控最高溫度；Δt（TR）：從新鮮電池的自產(chǎn)熱起始溫度到熱失控臨界溫度的時(shí)間間隔

 

從上面圖表并聯(lián)系前述的失效分析機(jī)理，可知：負(fù)極析鋰的活潑程度直接影響熱穩(wěn)定性的優(yōu)劣，而正負(fù)極表層的副反應(yīng)（CEI/SEI增厚等）對于熱失控表現(xiàn)的影響甚微。

 

~通過上述整理、分析后，下面來看該工作的總結(jié)

 

化學(xué)體系副反應(yīng)對于電池老化模式與熱失控表現(xiàn)演變的影響歸納

 

上面這張映射圖中，最為核心也最為顯著的就是老化模式中的（1）負(fù)極析鋰對于熱穩(wěn)定性的劇烈破壞以及（2）電解液大量消耗對于電池產(chǎn)熱減少的促進(jìn)作用。

 

在指導(dǎo)意義上，這篇工作帶領(lǐng)大家重歸理性的認(rèn)知：光有對新鮮電芯熱失控原理的認(rèn)知是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，基于實(shí)際工況下不同老化模式與熱失控行為演變的關(guān)聯(lián)性研究才是關(guān)鍵的突破點(diǎn)。

 

參考文獻(xiàn)：A comparativeinvestigation of aging effects on thermal runaway behavior of lithium-ionbatteries, eTransportation 2 (2019) 100034, Dongsheng Ren, HungjenHsu, Ruihe Li, Xuning Feng, Dongxu Guo, Xuebing Han, Languang Lu, Xiangming He,Shang Gao, Junxian Hou, Yan Li, Yongling Wang, Minggao Ouyang