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锂离子电池热冲击试验及失效原因分析

作者： salmon范编辑：瑞凯仪器来源： www.riukai.com 发布日期： 2020.08.14

热冲击项目分析

目前标准中热冲击项目要求不尽相同，常见的是热冲击试验到130℃并保持1小时。其它的要求如: 130℃ /0. 5h、 150℃/10min、150℃/0. 5h。其中150℃ /0. 5h热冲击条件常出现失效的情况。

失效原因分析

    在热冲击试验过程中(如150℃)，只有内部高温箱的热能、电池内部的活性物质的内能，以及贮存在锂离子电池中的电能。即使是150℃的高温箱温度也不会达到处于满充状态的电池中活性物质的着火点。那么很显然电池失效的原因为电池内部物质电能或者是内能的释放。足够多的热量被释放出来后，将引起电池内部剧烈的化学反应，后将导致被测物而失效(Fail) 。
    在本测试中，电池本身热量产生的来源有以下几种可能:
    1)外部高温箱的热量传递;
    2)阳极化学反应的放热;
    3)阴极化学反应的放热;
    4)隔膜在高温下收缩或融化，导致阴阳极短路而释放出热量。
    如果阳极材料的热稳定性差，高温下SEI膜分解反应强烈，则阳极在达到150℃后温度会继续上升，并且热失控而放出大量热。
    如果阴极材料的热稳定性差，高温下其和电解液起反应(起始温度约150℃)所放出的热量不断积累后终使电池内部温度达到热失控而大量放热,此时发送此现象通常是在达到150℃后的10~15分钟左右。
    锂电池所有隔膜由于原料和工艺的不同，它的热稳定性也有所不同。聚丙烯(PP)材料的隔膜熔点在160℃左右，聚乙烯(PE)材料的隔膜熔点在130℃左右，多层隔膜的熔点与其组成成分有关系。当整个电池做150℃热冲击测试时, 可以通过上面的原理进行分析。