鋰離子電池熱衝擊試驗及失效原因分析
作者：
salmon範
編輯：
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來源：
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發布日期： 2020.08.14
熱衝擊項目分析
目前標準中熱衝擊項目要求不盡相同，常見的是熱衝擊試驗到130℃並保持1小時。其它的要求如: 130℃ /0. 5h、 150℃/10min、150℃/0. 5h。其中150℃ /0. 5h熱衝擊條件常出現失效的情況。
失效原因分析
在熱衝擊試驗過程中(如150℃)，隻有內部高溫箱的熱能、電池內部的活性物質的內能，以及貯存在鋰離子電池中的電能。即使是150℃的高溫箱溫度也不會達到處於滿充狀態的電池中活性物質的著火點。那麽很顯然電池失效的原因為電池內部物質電能或者是內能的釋放。足夠多的熱量被釋放出來後，將引起電池內部劇烈的化學反應，後將導致被測物而失效(Fail)
。
在本測試中，電池本身熱量產生的來源有以下幾種可能:
1)外部高溫箱的熱量傳遞;
2)陽極化學反應的放熱;
3)陰極化學反應的放熱;
4)隔膜在高溫下收縮或融化，導致陰陽極短路而釋放出熱量。
如果陽極材料的熱穩定性差，高溫下SEI膜分解反應強烈，則陽極在達到150℃後溫度會繼續上升，並且熱失控而放出大量熱。
如果陰極材料的熱穩定性差，高溫下其和電解液起反應(起始溫度約150℃)所放出的熱量不斷積累後終使電池內部溫度達到熱失控而大量放熱,此時發送此現象通常是在達到150℃後的10~15分鍾左右。
鋰電池所有隔膜由於原料和工藝的不同，它的熱穩定性也有所不同。聚丙烯(PP)材料的隔膜熔點在160℃左右，聚乙烯(PE)材料的隔膜熔點在130℃左右，多層隔膜的熔點與其組成成分有關係。當整個電池做150℃熱衝擊測試時, 可以通過上麵的原理進行分析。
解決方案建議
如果出現熱衝擊測試失效，根據上述描述確定了電池的主要發熱源後，可以采用熱穩定性更高的材料來優化或者改變設計比例方式，使電極在滿充狀態時處於比較穩定的電壓狀態。
