清华大学-动力电池热失控与电解质

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动力电池热失控与电解质

清华大学

核能与新能源技术研究院

新型能源与材料化学研究室

何向明

第二届中国锂电池电解液研讨会2013

2013年7月25日

上海

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报告内容

1.动力锂离子电池安全性

2.锂离子电池热失控过程

3.聚合物电解质与安全性

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08年6月，丰田普锐斯起火事件

11年5月，雪佛兰沃蓝达起火

12年1月，菲斯克卡玛起火事件

13年1月，波音787起火事件

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Main battery location

Auxiliary Power Unit (APU)

battery location

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Investigative Work

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Damaged electrode in Cell #6

Hot Spot

Yellow card is a laboratory marking used for identification purposes.

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Damaged Electrode -Internal Short Circuit

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锂离子电池安全隐患诱因静态内短路

化学、物理、机械

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锂离子电池安全隐患诱因

动态内短路

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电池热失控过程

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全电池热失控热量研究

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2

34

5

67

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电池温度

放热量

150℃是锂离子电池热失控的关键温度

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6. 负极/溶剂反应5. 负极/粘结剂反应1. SEI膜分解2. 正极分解3. 溶剂分解4. 隔膜氧化

7.

溶剂氧化8. 铝集流体氧化

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我国的相关标准

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《安全与电磁兼容》2010年第四期

加速绝热量热：

电池热失控热量研究

25Ah 三元材料电池

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Experiment 130410

1.隔膜崩溃短路，电压降低U

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Total Energy

Electrical

Chemical

100% SOC

0% SOC

632100J

360000J

272100J

627026J

289080J

电池短路放热占较大比例，隔膜对电池安全性很重要

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16

I II

IV III VI T 1

T 2

T 3

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控制热失控的策略

切断电池自引发产热链，可以控制动力电池热失控，保证电池安全

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电池安全性的核心-----“热”

•产热

•传热

电池温度

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控制热失控的策略

1）减少化学反应的放热量。

2）控制放热反应速率，降低产热速度。

3）提高放热反应发生的温度。

4）改善电池散热，缓解电池温升。

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