化学进展

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锂离子电池释热机理与模型及安全改性技术研究综述

余抒阳, 罗文雷, 解晶莹, 毛亚, 徐超

化学进展, 2023, 35(4): 620-642. DOI: 10.7536/PC220935

图9 LiH诱导的负极侧放热反应以及H₂向正极侧迁移触发热失控^[56]。 (a) 100%SOC 负极/电解液混合体系的 ARC 实验及产气组成;(b) 双盐电解液及LiH/双盐电解液在 N₂ 气氛下的DSC曲线;(c) 满电态 NCM523/Gr 电池热失控路径图

本文的其它图/表

图1 锂离子电池原理图
表1 近年来的电池安全事故
图2 近年来部分电池安全事故
图3 电池热失控触发因素
图4 锂离子电池热失控链式反应示意图^[13]
图5 热失控的“三阶段”^[14]
图6 电池热失控的特征温度
图7 正负极交叉化学反应触发热失控^[46]。(a) 带电正极材料的时间分辨 XRD 谱图;(b) 带电正极材料在不同温度下的原位产热和释氧;(c) 在 100~500℃ 内,正负极的混合物几乎不释放氧气,但有明显的产热增强;(d) 正负极交叉化学反应过程
图8 两种内源性氧途径参与热失控强放热反应^[49]。(a) 样品 Ca+An+Ely_31%EC 的 DSC 曲线分峰拟合;(b) 样品 Ca+An+Ely_0%EC 的 DSC 曲线分峰拟合;(c) 正极释氧的机理和途径;(d) 无 EC 电解液的 NMC811/Gr 电池(0%EC)与对照组(31%EC)的热失控温升速率比较
图10 无机氧化物固态电解质与金属锂的多步热失控反应路径图^[59]
图11 一维电化学-三维热耦合模型示意图:(a) 一维电化学模型计算域;(b) 三维几何模型
图12 从锂离子电池元件动力学分析出发,基于模型的锂离子电池热失控预测^[96]
图13 高安全型复合隔膜。(a) 电纺核壳微纤维隔膜^[126];(b) 涂覆不溶性阻燃剂添加剂的新型隔膜^[127]
图14 (a) 采用高浓电解液 LiFSI/DMC 的 NCM811/Gr 电池组分组合的 DSC 曲线;(b) 采用高浓电解液 LiFSI/DMC 的 NCM523/Gr 电池组分组合的 DSC 曲线;(c) 高浓电解液LiFSI/DMC 与 1 M LiPF₆/EC:EMC 电解液对 NCM/Gr 电池热失控特性的比较^[134]

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