三元動力電池過充電研究

　　[摘 要]本文主要是以某動力電池生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的三元動力電池為實驗研究對象，對三元動力電池的過充電性能予以系統(tǒng)化分析與研究。從而能夠更加有效的把握三元動力電池的過充電性能，避免動力電池在過充電過程中出現(xiàn)相關(guān)的安全事故，保證動力電池的基本性能與安全性。從而為我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
　　[關(guān)鍵詞]三元動力電池；過充電；
　　中圖分類號：S303 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0270-02
　　前言：
　　在我國大力提倡新能源的背景下，我國的汽車工業(yè)逐漸邁向了新的發(fā)展征程中，逐漸向著新能源方向發(fā)展。在這一發(fā)展征程中，以電動汽車為核心。隨著電動汽車的研發(fā)與投放使用，可謂是開辟了汽車工業(yè)能源節(jié)約化發(fā)展的先河，構(gòu)建起了汽車工業(yè)發(fā)展的新模式。在電動汽車的所有構(gòu)件當中，最為重要的就是動力電池。在一定程度上，動力電池就好比于電動汽車的心臟，若脫離開的動力電池，電動汽車將無法實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，也更無法凸顯出電動汽車的功能作用。但是，在動力電池過充電的過程中極易引發(fā)起燃與爆炸等安全問題。那么，為了能夠有效的避免動力電池在過充電過程中出現(xiàn)相關(guān)的安全事故，保證動力電池的基本性能與安全性，就需要對動力電池過充電予以系統(tǒng)的分析與研究。從而能夠切實的避免動力電池過充電過程中發(fā)生起燃或者爆炸等安全事故，保證廣大電動汽車使用者人身安全，為我國汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。
　　1、三元動力電池過充電的設(shè)計方案
　　本次實驗研究所應(yīng)用的電池樣品為某動力電池生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的三元動力電池，該電池的型號為186590，屬于液態(tài)鋁殼的鋰離子性質(zhì)電池。在電池制作完成后，通過新威的測試裝置對該動力電池予以充放電的性能測試，并對其過充電的安全性能予以測試。本次實驗研究過程當中，正負極所應(yīng)用的是5L的攪拌罐所配制而成的漿料。正極的質(zhì)量比為：導(dǎo)電的石墨、導(dǎo)電的碳黑、鎳鈷錳酸鋰、2.5∶1∶2.5、PVDF=94；負極的質(zhì)量比為：導(dǎo)電的碳黑、人造的石墨、1∶1∶2、CMC∶SBR=96。其中，該動力電池負極所應(yīng)用的是兩種石墨。正負極生產(chǎn)120只，型號為186590-10Ah的三元動力電池相關(guān)配料。漿料所應(yīng)用的是轉(zhuǎn)移性的涂布，該涂布需完成其正負極的輾壓，輾壓到113-117μm范圍。同時，該涂布還需完成其負極的輾壓，輾壓到110-114μm。在電芯片制作完成后，利用2種集采陶瓷的隔膜予以卷繞，待該動力電池裝配結(jié)束后，利用2種電解液進行注液。本次實驗分為八組予以優(yōu)化分析。
　　本次實驗應(yīng)用的是鎳鈷錳的酸鋰材料，某公司所生產(chǎn)的SS-532B。該負極主要選取的是某廠家所生產(chǎn)的石墨，型號為A1與A2；隔膜分別是B1產(chǎn)家所生產(chǎn)的干法性雙向拉伸的PP型號的20μm，其基材加5μm的氧化鋁材質(zhì)的陶瓷層性隔膜，B2產(chǎn)家所生產(chǎn)的干法性單向拉伸的PP型號的20μm，其基材加5μm的氧化鋁材質(zhì)的陶瓷層性隔膜。其電解液，主要應(yīng)用的是珠海賽維所配置的過充型號電解液，該溶液的體積比為，EC∶EMC∶DEC=1∶1∶1。過充電的添加劑所選用的是環(huán)已苯。在實驗過程中，在過充電的情況下，該動力電池的產(chǎn)氣與升溫極易引發(fā)爆閥破裂情況的出現(xiàn)，致使電解液瞬間噴發(fā)出來。因而，需考慮加入一些高溫的添加劑。電解液的C1過充電的添加劑，其總濃度按照1%d的比例進行合理配制，電解液的C2則應(yīng)當也按照1%來進行過充性添加劑的配制，并在二者中都加入1.5%的高溫性添加劑。
　　在本次實驗結(jié)束后，該動力電池應(yīng)為滿電狀態(tài)。每個實驗設(shè)計方案當中選擇3只電芯，利用5V/200A型號的穩(wěn)壓電源對1C/5V的過充電予以合理測試。在常溫條件下，利用10A的電流對其進行充電，以5.0V的轉(zhuǎn)恒壓性充電，一直充電至其電流降至于0.03C。也可在其充電時間到90min后，停止充電。在充電后，應(yīng)當對該動力電池擱置于1h左右。
　　2、三元動力電池過充電的實驗結(jié)果及分析
　　本次實驗的動力電池按照負極、電解液、隔膜的水平正交性實驗搭建，組合成八套實驗方案與實驗結(jié)果。如表1所示，針對每個實驗方案的動力電池，都利用1C/5V的過充電予以測試。通過溫度探頭的測試儀器應(yīng)用，來對該動力電池的過充電過程中溫度的變化予以測試分析。經(jīng)過測試分析，F(xiàn)：電芯的冒煙、起燃與爆炸等測試結(jié)果不予通過。P：記錄電池不冒煙、不起燃的測試結(jié)果予以通過。對于負極的過充電性能試驗分析，分別利用2種隔膜與不同的電解液予以搭配性測試研究。實驗方案的1-4，均利用A1的負極；方案5-8均利用的是A2的負極；方案1與5、方案2與7、方案3與6、方案4與8，均為電解液與隔膜等同條件下，不同負極的對比實驗研究方案。實驗所應(yīng)用的動力電池為1C/5V的過充電實驗測試，利用溫度的探頭測試儀器，對該動力電池的過充電過程中溫度的變化程度予以測試。測試結(jié)果表明，A1的負極實驗方案中，方案1出現(xiàn)了劇烈性的爆炸，方案2與3均出現(xiàn)了起火情況；而A2負極實驗方案中，僅僅是方案5出現(xiàn)了起火情況。如圖2所示，從該動力電池的過充溫度變化情況中可看出，方案1與5、方案2與7、方案3與6、方案4與8的對比研究，發(fā)現(xiàn)利用A2的負極電池其過充的升溫速度較慢。而A2的負極相比A1的負極來說，耐過充性較好。
　　如圖3所示，B2的隔膜方案中，動力電池的最高溫度實際平均數(shù)值，相比較于隔膜B1的方案中動力電池最高溫度實際平均數(shù)值較低。利用B2的隔膜動力電池，其耐國充性較好。對B1、B2隔膜實際性能的對比，其熱收縮的性能如圖3所示。
　　如圖4所示，B2隔膜在110℃條件下，2h橫向與縱向的熱收縮性相比較于B1的隔膜要好。圖5與圖6分別是B1與B2隔膜10000倍的電鏡。B1隔膜的孔徑明顯較大，其孔的均一性相比B2的隔膜較差。合理的無機氧化性陶瓷隔膜與基材隔膜其實際的復(fù)合能，能夠?qū)︿囯x子電池的過充性能起到改善作用。此外，通過C2電解液，B2隔膜，A2負極的綜合性搭配。在1C/5V的過充測試中，最高的溫度均值為45℃，能夠保障其電芯過充電過程中的安全性。
　　3、結(jié)語
　　經(jīng)過本次實驗研究表明，三元動力電池過充電性能的改善，可從隔膜、負極點解液等多方面予以優(yōu)化。而通過表面整形負極的有效利用，其實際的熱伸縮率相對較小、其孔隙的均一性相比較于陶瓷的隔膜較好。同時，通過高溫性添加劑與環(huán)已苯的過充性添加劑的搭配使用，其過充的電解液能夠更好的保障動力電池的電芯1C/5V的過充性。
　　參考文獻
　　[1] 譚春華，朱冠華，唐有根.三元動力電池過充電研究[J].電源技術(shù)，2017，41（09）：1281-1282+1295.
　　[2] 盧紅紅，梁廣川，陳洪建，楊慧敏，趙新新.電源技Ishikawa H，Mendoza O，Sone Y，et al.Study of thermal deterioration of lithium-ion secondary cell using an accelerated rate calorimeter（ARC）and AC impedance method[J].Journal of Power Sources，2016，19（08）：236-242.
　　[3] 劉恒偉，李建軍，謝瀟怡，王莉，何向明，歐陽明高，李茂剛.大尺寸三元鋰離子動力電池過充電安全性研究[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2015（03）：48-52.WANG L，ZHAI J J，JIANG K，et al.Pd-Cu/C electrocatalysts syn-thesized by one-pot polyol reduction toward formic acid oxidation：structural characterization and electrocatalyticperformance[J].In-ternationalJourna of HydrogenEnergy，2016，12（04）：1726-1734.

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