在电池测试 (2019/2020) 系列的第二部分中,我们重点介绍客户在我们设备上开展的独特应用。看到这些工作获得同行应有的认可,总是令人欣喜。
本博客第 1 部分请见此处。
我们为每篇文献准备了简短摘要,列于下方。
目录
1. Revealing the multilevel thermal safety of lithium batteries
1. G. Xu, L. Huang, C. Lu, X. Zhou and G. Cui, Energy Stor. Mater., 2020, 31, 72-86.
Revealing the multilevel thermal safety of lithium batteries
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这篇综述讨论了锂离子电池 (LIB) 的安全性:锂离子电池在滥用条件下运行时可能发生热失控,而热安全评估却落后于能量密度的提升。绝热反应量热 (ARC) 被用于研究热安全方面的“最坏情况”,范围涵盖电池材料选择、单体电芯,直至完整电池包的测试。
BTC-130 和 BTC-500 均为绝热反应量热仪。其功能包括:测量电极、电解液以及电极/电解液相互作用的热稳定性,电解液形成,以及在滥用条件下任意荷电状态 (SOC) 和任意健康状态 (SOH) 下的热失控特征。获得的数据包括自加热起始温度、热失控起始温度、最高温度指示、自加热速率 (SHR)、温度分布、压力、压力增长速率 (PGR)、在线可视化观察等。该综述总结强调,高度集成的 ARC 技术在安全测试中发挥着至关重要的作用,可用于评估锂离子电池及各类储能器件的安全性,有助于全面理解复杂的电池安全问题,从而实现安全使用和风险管理。
2. H. Zappen, G. Fuchs, A. Gitis and D. Sauer, Batteries, 2020, 6, 25.
In-Operando Impedance Spectroscopy and Ultrasonic Measurements during High-Temperature Abuse Experiments on Lithium-Ion Batteries
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本文介绍了采用先进的原位工况 (in-operando) 测量技术,对镍锰钴氧化物 (NMC)/石墨锂离子电芯开展的一系列高温滥用实验。研究使用 BTC-500 绝热量热仪进行了 3 次高温滥用实验,以检测高温下发生的任何安全关键性降解过程。在前两次实验中改变了电芯测试的幅值,在第三次实验中将荷电状态 (SOC) 从 50% 提高到 100%。研究利用电化学阻抗谱 (EIS) 数据测量了电池在不同频率范围内的阻抗。借助这些方法,实时观察到了高温下的降解效应。该文献的结论是,这些方法在电芯开发、验证和表征过程中非常有用,也可作为安全关键应用中电池管理系统的在线诊断手段。
3. H. Popp, N. Zhang, M. Jahn, M. Arrinda, S. Ritz, M. Faber, D. Sauer, P. Azais and I. Cendoya, Elektrotech.Inftech., 2020, 137, 169-176.
Ante-mortem analysis, electrical, thermal, and aging testing of state-of-the-art cylindrical lithium-ion cells
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该研究针对汽车应用的适用性,对八款不同的高能量圆柱形电芯进行了基准测试,对它们进行了全面的概述和比较。
研究使用 iso-BTC 在等温条件下对电池进行了热负荷测量。基于功率补偿原理,利用 iso-BTC 的闭环控制系统,将电芯表面温度主动控制在精确的温度设定值。
结果表明,在较低温度和较高电流倍率下测得的产热速率 (HGR) 存在 0.9 W 的差异。该研究得出结论:即使采用相似的设计理念(如富镍正极搭配石墨基负极),各电芯在相同测试条件下的性能仍存在很大差异,这有助于改进供应商选择。
4. Y. Wang, Z. Zhang, L. Dong and Y. Jin, J. Membr. Sci., 2020, 595, 117581.
Reduced shuttle effect by dual synergism of lithium–sulfur batteries with polydopamine-modified polyimide separators
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该文献研究了在锂硫 (Li-S) 电池中用聚多巴胺 (PD) 对聚酰亚胺 (PI) 隔膜进行涂层改性。研究使用 BTC-130 在绝热条件下测量了采用 PP 隔膜或 PI-PD 隔膜的电芯的热失控。
采用商用 PP 隔膜时,在 190 °C 观察到热失控;而采用 PI-PD 隔膜时,热失控发生在 300 °C。文章得出结论:PI-PD 隔膜提高了电池的安全性,因为采用 PI-PD 隔膜的电池热失控温度明显高于商用隔膜电池。以 PD 作为隔膜涂层的锂硫电池还表现出优异的电化学性能和更高的安全性。因此,引入 PD 作为涂层隔膜材料是一种很有前景的锂硫电池方案。
最后,还想推荐我们近期关于等温量热在电池测试中应用的网络研讨会, 点击此处观看。
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