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当下值得一读的电池测试优秀文献——第 1 部分

博客 · 2020年9月21日

我们开展了一些文献调研,发现了几篇近期(2019/2020 年)有关电池测试的有趣文献。我们在此分享其中最相关的四篇,并将在下个月分享更多。订阅本博客,我们发布其他有趣文章时您将自动收到通知。

为方便阅读,我们为每篇文献准备了简短摘要,并附上了原文链接。

目录

1. Effects of Overdischarge Rate on Thermal Runaway of NCM811 Li-Ion Batteries

2. Thermal Runaway of a Li-Ion Battery Studied by Combined ARC and Multi-Length Scale X-ray CT

3. Deciphering the Interface of a High‐Voltage (5 V‐Class) Li‐Ion Battery Containing Additive‐Assisted Sulfolane‐Based Electrolyte

4. Prediction of the heavy charging current effect on nickel-rich/silicon-graphite power batteries based on adiabatic rate calorimetry measurement


1. Wang, L. Zheng, X. Li, G. Du, Z. Zhang, Y. Feng, L. Jia and Z. Dai, Energies, 2020, 13, 3885.
Effects of Overdischarge Rate on Thermal Runaway of NCM811 Li-Ion Batteries

(开放获取文章)
本文研究了 2.9 Ah 圆柱形 NCM811 [Li(Ni0.8 Co0.1Mn0.1)O2] 电池在绝热环境下的过放电行为。研究使用 BTC-130 对电池进行了绝热反应测试,结果发现:

– 随着过放电倍率的增加,电池的自加热速率也随之增加

– 外部短路释放的总能量随过放电倍率的增加而增加

– 温度高于 55 °C 时,安全过放电倍率降低

– 浅度过放电至 2 V 和 1 V 对电池容量的影响可以忽略不计

– 这是因为过放电破坏了石墨负极结构

– 样品在过放电后无法恢复,但未发生起火、爆炸或热失控
因此,该研究得出结论:NCM811 电池在轻度过放电条件下是安全的。


2. Patel, J. Robinson, S. Ball, D. Brett and P. Shearing, J. Electrochem. Soc., 2020, 167, 090511.
Thermal Runaway of a Li-Ion Battery Studied by Combined ARC and Multi-Length Scale X-ray CT

(开放获取文章)
本文利用加速量热 (ARC) 和多尺度 X 射线计算机断层扫描 (CT),研究了一款 18650 规格商用锂离子电池的热失效特性及其对电极材料的影响。 BTC 用于在绝热条件下测量电芯在热失控过程中释放的热量,从而识别关键的热失效特征,例如起始温度以及失效过程中的产热速率。随后利用 X 射线 CT 和扫描电子显微镜 (SEM) 识别了热失控造成的机械变形。论文的结论是:固体电解质界面 (SEI) 膜在 30-50 °C 发生分解,但随后会重新形成;热分解的起始温度为 175 °C。研究发现,关断隔膜的熔化会显著延迟达到起始温度所需的时间。文中还指出,X 射线 CT 成像是 解析锂离子电池失效过程中一系列事件的有力诊断工具。


3. D.Lu, G. Xu, Z. Hu, Z. Cui, X. Wang, J. Li, L. Huang, X. Du, Y. Wang, J. Ma, X. Lu, H. Lin, C. Chen, A. Nugroho, L. Tjeng and G. Cui, Small Methods, 2019, 3, 1900546.
Deciphering the Interface of a High‐Voltage (5 V‐Class) Li‐Ion Battery Containing Additive‐Assisted Sulfolane‐Based Electrolyte

(需订阅或购买才能获取全文)
本文讨论了一种高电压 LiNi0.4Mn1.5O4/MCMB 电池体系。该体系采用 1 M 二氟草酸硼酸锂/环丁砜电解液,并加入三(三甲基硅基)亚磷酸酯 (TMSP) 添加剂,显著提升了室温和高温循环性能。研究使用 BTC-130 对采用 TMSP (5 wt%) 电解液的电池热稳定性进行了绝热分析,并与传统 LiPF6 电解液进行了比较。
结果表明,TMSP 具有更高的热稳定性,其起始温度为 230 °C,而 LiPF6 仅为 90 oC。再加上该电解液的阻燃性,TMSP 赋予了电池优异的安全特性。该论文为新型电解液的配方设计,以及 准确描述“神秘”的电极/电解液界面反应过程中添加剂的作用机理,提供了宝贵的视角。


4. H. Li, C. Liu, X. Kong, J. Cheng and J. Zhao, J. Power Sources, 2019, 438, 226971.
Prediction of the heavy charging current effect on nickel-rich/silicon-graphite power batteries based on adiabatic rate calorimetry measurement

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本文讨论了一种 LiNi0.8Mn0.1Co 0.1 O2/硅碳锂离子电池,该电池因比能量高而用于插电式电动汽车。研究使用 BTC-500 进行了绝热热分析,测量环境条件下电池充电过程中的温度,同时还测量了由此引发的热失控程度。
电池在约 59.5 °C 开始自加热,因此只要在高于该温度的条件下运行,就会进入危险状态。在 150 °C 时,电池温度发生剧烈失控。作者得出结论:电池的典型工作

  1. 温度应低于 59.5 °C,其研究为该电池的安全使用和热管理提供了指导。

如果您还没来得及观看,欢迎了解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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