2024固态电池元年安全是关键电弛电芯原位产气如何解

来源:新闻动态>    发布时间:2024-04-13 20:27:24 1次浏览

  固态电池在高温环境下有可能会出现性能衰退,甚至热失控。高温会导致固态电解质和电极材料发生分解、氧化等化学反应,释放出气体,由此产生内部压力。当压力超过电池壳体的承担接受的能力时,电池可能会发生爆炸。

  过充和过放是固态电池安全性的重要隐患。在过充过程中,电池里面会产生大量的气体,导致电池里面压力升高。而过放会导致电池里面产生锂枝晶,容易引发内部短路,进一步加剧电池的热失控风险。

  固态电池在制造和使用的过程中,有极大几率会出现内部短路现象。内部短路会导致电池局部热量积累,进而引发热失控。此外,内部短路还可能会导致电池里面的气体产生和压力升高,增加电池爆炸的风险。

  电芯原位产气是指在电池充放电过程中,由于电极材料、电解质或其它电池组件的化学反应,导致电池里面产生气体的现象。原位产气会降低电池的性能,增加电池里面压力,甚至引发热失控。固态电池中原位产气的根本原因包括:

  (1)电极材料的热分解:在充放电过程中,电极材料可能会发生分解反应,产生气体。

  (2)电解质的热分解:固态电解质在高温或高电压环境下,易发生分解反应,产生气体。

  (3)电池组件的化学反应:电池里面的其他组件,如隔膜、粘结剂等,也有一定可能会发生化学反应,产生气体。

  (1)优化电极材料:选择稳定性高、耐高温的电极材料,减少电极材料的分解反应。同时,对电极材料来表面修饰,提高其结构稳定性。

  (2)改善电解质:选用具有高离子导率、低界面阻抗的固态电解质,提高电池在高温或高电压环境下的稳定性。此外,可以开发新型固态电解质,如聚合物、硫化物等,以提高电解质的化学稳定性。

  (3)优化电池结构:设计合理的电池结构,如采用柔性电极、三维导电网络等,以降低电池里面的应力集中,减少内部短路的风险。

  (4)严格制造工艺:在电池制作的完整过程中,严控工艺参数,如温度、湿度等,以降低电池里面产生气体的可能性。

  2024年是固态电池元年,安全性问题成为重要的条件。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现,亟待解决。通过优化电极材料、改善电解质、优化电池结构和严格制造工艺等方法,可以大大降低电芯原位产气的风险。然而,固态电池安全性问题的解决仍需要持续的技术创新和产业化推进。未来,我国应继续加大研发投入,推动固态电池技术走向成熟,为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。

  电弛DC GPT-1000S 解决方案,通过特殊设计的GSP采气装置,可从软包电池、方壳电池、圆柱电池直接将电池产气已入到产气体积测量装置。该产气体积测量装置采用超微量气体流量测量技术,可原位、实时、在线、连续地监测电池的产气行为,包括产气量和产气速率等参数。

  其原理是为由于气体进入特定的介质中,介质分子与气体分子之间的相互作用破坏了介质表面的力平衡,使介质表面张力减少,从而在介质中形成微小气泡。由于该介质具有惰性与电池内产生的气体不发生反应,其形成的气泡可等同于电池产气体积。然后通过光学,超声波,电磁等传感器测量气泡,即可得到产气量。

  相较于传统的Jeff Dahn法(基于阿基米德浮力原理)、理想气体状态方程计算法等方法,本设备可直接测量微量产气的体积数据(μL),无需数据转换或换算,数据直接、结果精准、重复性高。且测量后的气体尾气可直接进行收集或直接串联GC、GC-MS、DEMS等多种气体成分分析设备,实现产气体积测量和成分分析联动测试,为材料研发和锂电池电芯产气机理的分析研究提供了真实可靠的数据支持。

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