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【干货】烈焰灼烧下的18650锂电池是什么样?

导读: 电池的热失效由一个电加热器件引发,而电池的内部能量释放则由电池壳体的温升以及电池质量损失测定。为了同时测量从安全阀中喷出的燃烧火焰所产生的热量,实验需要放置在一个标准锥形量热仪里进行,而气体分析系统则用来监控燃烧过程中氧气消耗,氧气消耗量可以之后换算为热量释放量。

最近小编找到了去年美国马里兰大学消防工程系在“油管”上传的一个视频。这个视频是来自于他们关于锂离子电池安全的研究项目。

在高速摄像机的帮助下,可以看到一个18650圆柱锂离子电池在承受火焰灼烧时的所发生的事情。实验视频中锂离子的被火焰加热到600度以上的高温时,电解液等可燃的电池内部材料从安全阀喷出以及起火现象(见1‘01”的泄压阀开启和6’08”的热失控,为了增强效果,还特意配上了一段音乐:P)

当一个锂离子电池承受极端高温(比如临近起火点)时,其泄压阀将会开启,有排出可燃气体的可能,之后还会迅速自热,同时喷出电芯内部的极片等材料。前者通常是指安全阀启动,而后者则通常是指热失控。两阶段现象如下图所示:

有Video有真相,烈焰灼烧下的18650锂电池是什么样?

为了给这两种电池失效阶段能量释放速度以及释放量的测量开发出一套系统程序,马里兰大学的研究小组采用其实验室设计的量热设备(请见下方测试原理图),使用18650圆柱锂离子电池进行了高温导致电池失效的实验。

有Video有真相,烈焰灼烧下的18650锂电池是什么样?

电池的热失效由一个电加热器件引发,而电池的内部能量释放则由电池壳体的温升以及电池质量损失测定。为了同时测量从安全阀中喷出的燃烧火焰所产生的热量,实验需要放置在一个标准锥形量热仪里进行,而气体分析系统则用来监控燃烧过程中氧气消耗,氧气消耗量可以之后换算为热量释放量。

下面图表记录了不同SOC下(100%SOC、0%SOC)电池内部能量释放(P_reaction):

有Video有真相,烈焰灼烧下的18650锂电池是什么样?

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这些数据可以用于构建电池失效的热物理性能模型,可以使在电池失效之前预测电池行为成为可能。

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