スピネル構造の正極材料を動力源とするリチウム電池の熱安全性研究とは何ですか？

抄録本論文では、リチウムイオン電池の熱安全性の現状を紹介し、スピネル構造正極材料動的リチウムイオン電池の熱安全性に関する研究を強調する。充電中および放電中のバッテリーの表面発熱を、赤外線熱画像装置を使用して定量的に研究した。ホットボックス、短絡、鍼治療中のパワーセルの温度と電圧の傾向は、熱安全性試験装置やその他の装置によって試験され、最終的に、被験者は熱安全性に関して信頼性があり安定していることが証明されました。また、次の最適化の定量的基礎も提供します。

キーワード：スピネル構造;パワーセル;熱安全性

大気汚染と環境保護圧力の高まりにより、人々は効率的でエネルギー効率の高いエネルギーの開発に細心の注意を払うようになりました。また、各国政府は、関連産業の発展を促進するための措置や政策を次々と導入してきました。省エネの面では、電気自動車は公害、低騒音、低エネルギー消費の面で優れているため、国民や政府から強い支持を受けています。電気自動車の重要な技術の1つとして、パワーバッテリーは電気自動車の開発のバロメーターになりました。パワーセル工業化の進展において、人々は電池の電気化学的性能の改善だけでなく、安全性能の信頼性にももっと注意を払っています。オリンピック期間中のリチウムマンガン電池を搭載した50台のオリンピックバスの優れた性能により、人々はスピネル構造の正極材料を備えたリチウムイオン電池の普及への期待と期待に満ちています。同時に、CITIC Guoan Alliance Guli Corporation（MGL）は、安全性能の向上に取り組むことを決してやめず、さまざまな方法とプロセスを通じてバッテリーの熱安全性を向上させてきました。その結果、バッテリーの安全性能試験は、北自動車品質監視検査室（201）の試験に5年連続で合格しています。

1研究の状況

電池の熱安全性に影響を与える重要な要素は、正極材料と負極材料、電解液の種類、ダイヤフラム、および電池構造の設計です。 Jinhuifen [1]市販のLiCoO2 /グラファイトシステムの熱安定性をARC（加速熱量計）で調べました。結果は、負極が60°Cで加熱し始め、正極が110°Cで加熱し始め、最終的にはバッテリーの内圧が上昇することを示しました。熱暴走を引き起こします。 Tangzhiyuan [2]この論文では、これらの要因が電池の熱安全性にどのように影響するかを、正、負、電解質などの観点から説明しています。著者Chil-HoonDoh [3]安全実験（過充電と鍼）では、熱の影響LiCoO2 / Cシステム電池の電気化学的特性が提案されています。これらは主に、顕微鏡による電池の安全性を説明するために使用されます。同時に文献[4-6]有限要素解析と熱シミュレーション法を使用して、反応セルの熱安全性はセル全体とバッテリーの熱放散によって直感的に研究されます。

現在、スピネル正極材料を動力源とするリチウム電池の熱安全性に関するマクロ研究はありません。本論文では、モノマー電池の熱安全性を熱画像と安全性能の定量的試験によって研究した。

2熱安全性の研究方法

2.1調査対象

この論文は、MGLによって生成された100Ahを研究対象とします。

2.2調査方法

熱画像法と計算方法を使用して、モノマー電池の熱特性を研究しました。

バッテリーの充電および放電プロセス中、バッテリーは鉄骨フレームに固定され、バッテリーの表面はほぼ完全に空気と接触しており、自然対流による熱放散の状態にあります。図2に示すように、バッテリーの正極と負極はテストベッドのチャネルに接続されています。実験の前に、室温を（23±2）°Cに制御し、バッテリーを長い間周囲温度。

その中で、熱画像の結果は、温度の変化を示すさまざまな色を示しています。テスト中にバッテリーの表面温度マップに表示された10の領域には、それぞれAR1、AR2、AR3、AR4、AR5、AR6、AR7、AR8、AR9、およびAR10のマークが付けられました。

ここで、ILは動作電流です。 ULは動作電圧です。 E0はバッテリー平衡起電力であり、計算時に開回路電圧Uocで近似されます。 Tはバッテリー温度です。 DE0 / DTは、バッテリー平衡起電力の温度効果係数です。 VBはバッテリーの容量です。式（1-1）の右辺の最初のIL（E0-UL）/ VBは、バッテリーの内部抵抗およびその他の不可逆的影響による発熱を示し、2番目はバッテリー内の電気化学反応による発熱を示しています。

バッテリーの安全性実験（短絡、ホットボックス、鍼）を行う場合、産業用制御装置、データ収集カード、温度センサー、電圧センサー、電流センサーなどの自己設計の測定機器が使用されます

3研究成果

3.1シングルバッテリーの発熱容量

熱画像装置を使用して、200Aの電流放電と100Aの電流充電でバッテリーを充電したときの表面温度の上昇をテストしました。

バッテリーの放電プロセス中、温度は正極性の耳で最も速く上昇し、次に負極性の耳で上昇します。これは、特に大電流放電の場合、バッテリーが放電されたときに極耳がバッテリー全体の熱源になる可能性があることを示しています。極耳で発生した大量の熱がバッテリーの内部に伝わり、バッテリー内部に一連の発熱反応を引き起こし、バッテリーの熱障害を引き起こします。充電プロセスでは、正極性と負極性の耳の温度は他の領域よりも低くなります。バッテリーの充電プロセス自体が吸熱プロセスであるため、操作が合理的である場合に大量の熱が発生することによる安全上の事故はありません。

プロセス全体を通して、短絡時間（電流がある）では、取得ポイント3と4は異なる温度変化を示し、収集ポイント1、2、および5の温度変化は基本的に同じです。この変更の主な理由は、MGLがバッテリー設計を改善して、大電流の通過によって引き起こされる熱障害を効果的に防止したことです。短絡の間、バッテリーの外観に変化はありません。バッテリーは燃焼または爆発しておらず、安全基準を満たしています。

3.3バッテリーのヒートボックステスト

ホットボックスの処理では、電圧はホットボックスの端でのみ変化し、他の段階では変化しません。温度に関しては、収集ポイントの変化の傾向は同じで、最高温度は137°Cです。

国家安全基準に沿った、膨張、火災、爆発のない現象のみの背後にあるヒートボックス内のバッテリー。

3.4電池の鍼治療試験

鍼治療の過程で、バッテリー電圧は最初に低下し、次に上昇し、各収集ポイントの温度は徐々に上昇しました。最高気温は40℃に達しました。バッテリーは発火せず、プロセス全体で爆発せず、国家の安全基準を満たしていました。

4.まとめと展望

バッテリーの安全性の問題には、乱用（過充電、過放電など）、不当な使用、その他多くの要因を含む多くの理由があります。電池の正常な動作を確保するという条件の下で、電池の材料とプロセスを改善することによって電池の熱安全性を改善することは重要な方法の1つです。この論文では、改善されたバッテリーの定量的熱安全性分析を実行して、バッテリーの発熱と安全特性を客観的に特徴付け、バッテリーの熱安全性を改善するための次のステップのより良いアイデアを提供します。

バッテリーの熱安全性の向上は、バッテリー開発の過程で永遠のトピックです。技術の発展とアナログ技術の進歩により、実験的およびアナログ評価手法の包括的な使用は避けられない選択です。これは、コスト削減の観点からだけではありません。情報フィードバック速度の観点から総合的に検討した結果です。

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