האצת קלורימטריית קצב וטכניקות משלימות לאפיון סכנות בטיחות הסוללה

Summary

שיטה לאפיון סכנות הכשל הפוטנציאליות של סוללות ליתיום מושגת עם קלורימטריית קצב מואצת. שחרור חום ולחץ, תצפית חזותית על אירוע הכשל ולכידת גזים מפותחים נאספים בניסוי זה כדי לזהות את האיומים האמינים הגרועים ביותר של סוללות שנלקחו לכשל.

Abstract

הסכנות הקשורות לכימיה של סוללות מבוססות ליתיום מתועדות היטב בשל אופיין הקטסטרופלי. הסיכון מוערך בדרך כלל באופן איכותי באמצעות מטריצת סיכונים הנדסית. בתוך המטריצה, אירועים שעלולים להיות מסוכנים מסווגים ומדורגים במונחים של חומרה והסתברות כדי לספק מודעות מצבית למקבלי החלטות ובעלי עניין. האופי הסטוכסטי של כשלים בסוללות, במיוחד הכימיה של ליתיום-יון, מקשה על הערכה נכונה של ציר ההסתברות של מטריצה. למרבה המזל, קיימים כלי אפיון, כגון קלורימטריית קצב מואץ (ARC), המאפיינים דרגות של חומרת כשל בסוללה. נעשה שימוש נרחב ב-ARC לאפיון כימיקלים ריאקטיביים, אך יכול לספק יישום חדש לגרימת כשלים בסוללות בתנאי ניסוי בטוחים ומבוקרים ולכמת פרמטרי בטיחות קריטיים. בשל האופי החזק של קלורימטר הנפח המורחב, תאים עלולים להילקח בבטחה לכישלון עקב מגוון התעללות: תרמית (חימום פשוט של התא), אלקטרוכימית (טעינת יתר), חשמלית (קצר חשמלי חיצוני) או פיזית (ריסוק או חדירת ציפורניים). מאמר זה מתאר את ההליכים להכנה ומכשיר של תא סוללת ליתיום-יון מסחרי עבור כשל ב-ARC באיסוף נתוני בטיחות יקרי ערך: התחלת בריחה תרמית, אנדותרמיה הקשורה להתכת מפריד פולימרים, שחרור לחץ במהלך בריחה תרמית, איסוף גזי עבור אפיון אנליטי, טמפרטורה מקסימלית של תגובה שלמה ותצפית חזותית על תהליכי פירוק באמצעות בורסקופ בטמפרטורה גבוהה (אוורור ותא יכולים לפרוץ). נעשה שימוש בשיטת "חום-המתנה-חיפוש" תרמית כדי לגרום לכשל בתאים, שבה הסוללה מחוממת בהדרגה לנקודה מוגדרת, ואז המכשיר מזהה ייצור חום מהסוללה. כאשר חום מייצר עליית טמפרטורה בסוללה, טמפרטורת הקלורימטר עוקבת אחר עליית טמפרטורה זו, ושומרת על מצב אדיאבטי. לכן, התא אינו מחליף חום עם הסביבה החיצונית, כך שכל ייצור החום מהסוללה תחת כשל נלכד.

Introduction

סוללות נטענות, במיוחד כימיה של ליתיום-יון, אפשרו תפקוד של חברה חשמלית המקיפה את כל ההיבטים של חיי היומיום כגון תחבורה, תקשורת ובידור. עבור יישומי אחסון אנרגיה אלה, קיבולת הטעינה שווה לטווח או לזמן ריצה. מקסום פרמטרים אלה מוביל לתאי ליתיום-יון באנרגיה גבוהה במיוחד. לרוע המזל, ככל שהאנרגיה החשמלית בתוך תאי ליתיום-יון גדלה, כך גם שחרור אנרגיה מזיק כאשר מתרחש כשל¹. מספר סוכנויות רגולטוריות, אגודות מקצועיות ומעבדות עצמאיות פיתחו תקנים לאפיון טוב יותר של הבטיחות של סוללות נטענות. שיטה אחת המשמשת לכימות העוצמה התרמית של אירוע בטיחות סוללה היא קלורימטריית קצב מואץ (ARC)^2,3. סוג זה של קלורימטריה מבוצע כמעט אדיאבטי כדי ללכוד ייצור חום מפורש מחומר או מתא סוללה בתחילת תגובה אקסותרמית, ולאחר מכן באמצעות תהליכי תגובה תרמית וסוג בעירה. מכשיר ה-ARC מספק הזדמנות לאפיין את יצירת החום, הלחץ והגז במקרה הגרוע ביותר מתגובת חומר אקסותרמית בסביבת מעבדה בטוחה ומבוקרת.

מכשיר ה-ARC פותח לראשונה בשנות ה-70 כדי לדמות תגובות בריחה אקסותרמיות מכימיקלים מסוכנים וריאקטיביים בקנה מידה בטוח ולהעריך את הסכנות של כימיקלים ריאקטיביים כדי לתכנן נהלי בטיחות לטיפול, שימוש, אחסון והובלה⁴. בתחילת שנות ה-80 של המאה ה-20, ARC שימש לראשונה לצורך חקר תגובות בריחה תרמיות בתאי ליתיום. ה-ARC פועל באמצעות "בקרה אדיאבטית אדפטיבית", כלומר טמפרטורת הקלורימטר מנסה להתאים לטמפרטורת התא בזמן שמתרחשת תגובה. אין גם חילופי חום בין הדגימה הנבדקת לסביבה שמסביב. בכך, ככל שהתא מתחמם והטמפרטורה שלו עולה, העברת החום בין התא לסביבתו ממוזערת. סכימה של תא ה-ARC עם גופי חימום ומיקומים לבדיקת תאי ליתיום-יון מוצגת באיור 1.

מכשיר ה-ARC זמין במספר גדלים כדי להכיל מגוון רחב של חומרי סוללה, רכיבי תאים, תאים, סוללות ומודולי סוללה, כפי שמוצג בטבלה 1. ה-ARC מציע גם מגוון של פרוטוקולי בדיקת ניתוח תרמי, כולל הנפוץ ביותר לאפיון בטיחות סוללות ליתיום-יון המכונה חום-המתנה-חיפוש (HWS). ניתן לבצע מדידות ARC בתצורת בדיקה "פתוחה" או "סגורה". ההבדל העיקרי בין שתי תצורות הבדיקה הללו הוא היכולת לבצע מדידות לחץ ודגימת גז במערכת הסגורה. התצורה הפתוחה מתאימה לתצפית חזותית באמצעות שימוש במצלמה בטמפרטורה גבוהה או בורסקופ ^4,5. השימוש בכלי לחץ כדורי קטן או "פצצה" שימש ב-ARC למדידת שחרור חום תגובה מחומרי אלקטרודות סוללה⁶. בדרך כלל, שחרור החום נשלט על ידי ריכוז הליתיום בחומרים ומתעצם בנוכחות ממיסי אלקטרוליטים אורגניים ומלחי ליתיום ^7,8. ברמה התאית, נדרש ARC בנפח מורחב כדי לשמור בבטחה על החום, הלחץ ושחרור הגז מתהליך הבריחה התרמית. בנוסף, ניתן לשלב מאפיינים במכשיר ה-ARC כדי לגרום לכשלים בסוללה באמצעות חדירת ציפורניים, טעינת יתר אלקטרוכימית או קצר חשמלי חיצוני.

המעבדה הלאומית סנדיה הייתה מבחינה היסטורית מובילה באפיון ARC של סוללות לתמיכה במשרדי האנרגיה והתחבורה של ארה"ב. סנדיה פרסמה דוחות רבים המדגישים את חשיבותה בהפקת נתוני בטיחות קריטיים, שהשפיעו על המדיניות הפדרלית ותקני הבטיחות ^9,10. בדוח הם מספקים פרמטרי בדיקה אופטימליים, איסוף נתונים וקריטריוני דיווח⁹. רוב הפרקטיקות המומלצות מאומצות במאמר זה כדי לאפיין את הסכנה התרמית של תא ליתיום-יון גלילי יחיד תחת בריחה תרמית תוך שימוש בפרוטוקול HWS. באופן ספציפי, ה-ARC יכול לספק ראיות כמותיות אובייקטיביות לגורמים המשפיעים על הבטיחות של סוללות ליתיום-יון וחומרי סוללה (כלומר, טמפרטורה מקסימלית, קצב חימום כפונקציה של זמן/טמפרטורה, גז אוורור כפונקציה של זמן/טמפרטורה, וניתוח כימי של חומרים מסוכנים מגז מאוורר ועשן) במהלך כשל בסוללה.

פרוטוקול בדיקת ה-ARC הנפוץ ביותר לבדיקת בטיחות סוללות הוא HWS. פרוטוקול HWS מציע זיהוי מדויק של תגובות אקסותרמיות המתרחשות בתוך תאי ליתיום-יון והוא מדויק יותר ממצב חימום משופר פשוט. זוהי השיטה הסטנדרטית לאפיון בריחה תרמית של סוללה. החדר מחומם לטמפרטורת התחלה ראשונית, ואז מוחל זמן המתנה התלוי במסת הדגימה ובתכונות העברת החום. לאחר שלב זה, הקלורימטר מחפש אקסותרמית גדולה מהרגישות שנקבעה (למשל, 0.02 מעלות צלזיוס לדקה). אם לא נצפתה אקסותרמית בפרק הזמן המוקצב, החדר מתחמם שוב בשלב טמפרטורה מוגדר (למשל, 5 מעלות צלזיוס), והתהליך חוזר על עצמו. איור 2 מציג את תרשים הזרימה של התהליך עבור HWS (איור 2A) ונתונים ניסיוניים הממחישים את השלבים השונים של HWS דרך מספר האיטרציות הראשונות (איור 2B).

ההגדרות המלאות של כל אחד משלבי הבדיקה בפרוטוקול HWS הן כדלקמן. מצב חום הוא הכוח הניתן למחממי תא להעלות את טמפרטורת החדר והמכשיר הנבדק (DUT). מצב המתנה מתרחש כאשר נוצר שיווי משקל תרמי בין הקלורימטר לפצצה או לפריט הבדיקה. מצב חיפוש מתרחש כאשר נקבעים חישובים של שינוי בטמפרטורה, והזמן מתייחס לשינוי ברגישות, בדרך כלל 0.02 מעלות צלזיוס לדקה. מצב קירור מופעל בסוף הבדיקה, כאשר הושגה טמפרטורה או לחץ מקסימליים. מנגנון הקירור המסורתי כולל הזרמת גז אינרטי כגון חנקן לתוך החדר. לחלופין, ניתן להכניס חנקן נוזלי לתא כדי לזרז את הקירור. מצב אקסותרמי מתייחס לעלייה בטמפרטורה שנצפתה לאחר ששלב חיפוש נקרא אקסותרם. זה מתאר סביבה שבה החימום העצמי של מאמר הבדיקה גדול מהרגישות שנבחרה, בדרך כלל 0.02 מעלות צלזיוס לדקה. מצב אקסותרמי ממשיך עד שקצב החימום העצמי יורד מתחת לרגישות הרצויה, ובשלב זה מופעל מצב חום נוסף, ורצף ההמתנה-חיפוש החום ממשיך עד שמגיעים למגבלת טמפרטורה או לחץ מקסימלית.

Protocol

1. כיול קלורימטר

הערה: חשוב לכייל את הקלורימטר כך שיתאים לכל שינוי בתנאי העברת החום מ/אל אותו תא (למשל, חיבור כבלי חשמל בקוטר גדול לתא) או החלפת הצמד התרמי הראשי למדידה. יש לכייל מחדש את המכשיר לאחר תקופה של 2-3 חודשים, מכיוון שתגובות הצמד התרמי יכולות להשתנות בשימוש ממושך.

1. השתמש בכלי כדורי קטן או "פצצה" לכיול הקלורימטר.
2. חבר פצצה כדורית ריקה מחומר ידוע (כלומר, טיטניום, נירוסטה, אלומיניום וכו') לחלק התחתון של מכסה הקלורימטר.
3. ודא שהקלורימטר נקי וללא פסולת.
4. התאם את תנאי הכיול לתנאי הבדיקה הצפויים. כל מתקנים מיוחדים חייבים להיות נוכחים בתוך החדר במיקום הצפוי לכיול נכון.
5. חבר את קצה חוט הצמד התרמי של הפצצה לפני השטח של כלי הפצצה הכדורי. הקצה חייב להיות במגע עם הפצצה על מנת שהכיול יעבוד כהלכה. אבטח את חוט הצמד התרמי והמובילים בעזרת סרט בטמפרטורה גבוהה, במידת הצורך.
6. ודא שמכסה הקלורימטר סגור לחלוטין, כאשר המכסה והבסיס מראים מגע טוב.
7. סגור את תיבת הפיצוץ כדי למנוע זרמי אוויר הנושבים על פני הקלורימטר, מה שעלול להשפיע על המדידה.
8. השתמש בפרמטרים הבאים לבדיקת כיול: שלב טמפרטורה = 25 מעלות צלזיוס; טמפרטורת התחלה = 50 מעלות צלזיוס; טמפרטורת קצה = 405 מעלות צלזיוס; רגישות לקצב טמפרטורה = 0.01 °C/min; וזמן המתנה = 30 דקות.
9. ודא שקיזוזי הכיול הקודמים מנוקים מהתוכנה.
10. התחל בהליך הכיול.

2. מבחן גורם פי

הערה: אפילו ה-ARC בעל הביצועים הגבוהים ביותר אינו יכול להשיג אדיאביות מלאה. לכן, חלק מהחום הולך לאיבוד במהלך הבדיקה ויש לקחת אותו בחשבון כדי לספק נתוני קלורימטריה מדויקים.

1. קחו בחשבון את האובדן התרמי על ידי חישוב גורם היסט, φ, באמצעות המשוואה הבאה:

החל את קיבולת החום והמסה הידועים (c ו-m) עבור הפצצה והדגימה. השלם בדיקת סחיפה לאחר כיול החדר. ודא שגורם ה-phi המתקבל נמצא בטווח של ±0.02 מעלות צלזיוס לדקה.

3. מסת חום וקיבולת חום של תאי סוללה מסחריים לבדיקות הרסניות

1. חשב את קיבולת החום במהלך חימום קצר, מתון ולא הרסני של התא. בצע פעולה זו בטווח טמפרטורות של 25-55 מעלות צלזיוס (טמפרטורת הסביבה לטמפרטורת ההפעלה המקסימלית המומלצת של התא). השתמש בחנקן נוזלי כדי להעריך את קיבולת החום מטמפרטורות תת-סביבתיות.
2. אסוף את מסת התא הבודד לשלושה תאים זהים.
3. הצמד שטיח חימום לאורך הציר של תא יחיד 18650 עם סרט בטמפרטורה גבוהה.
   הערה: מערך הבדיקה הפיזי יכול להשתנות בהתאם לגיאומטריית התא, ונדרש מחצלת חימום בגודל מתאים עבור גדלי תאים שונים.
4. עבור קלורימטרים בנפח מורחב, צרור שלושה תאים, כולל התא עם מחצלת החימום, לצורת משולש. הדביקו את התאים יחד עם סרט אלומיניום.
5. חבר צמד תרמי בקרה באמצע תא הסמוך לתא עם שטיח החימום.
6. תלו את משולש שלושת התאים מהחלק העליון של הקלורימטר באמצעות חוט מתכת.
7. החזר היטב את מכסה הקלורימטר.
8. ודא שחוטים מהמחמם יוצאים מהקלורימטר ומחוברים לאספקת החשמל המשתנה.
9. התחל את בדיקת קיבולת החום על ידי הפעלת ספק הכוח לרמפה מ-30-60 מעלות צלזיוס לאורך תקופה של ~2 שעות.

הערה: נתוני טמפרטורה אופייניים לעומת זמן (שהומרו ל-K/s) המשמשים לחישוב_cp מסופקים באיור 3. ההספק המסופק לתנור מחושב על ידי הכפלת מתח אספקת החשמל והזרם כדי לספק את הכוח ביחידות של W או J/s. כוח החימום מחולק בשיפוע הטמפ' לעומת עלילת הזמן כדי לספק את המסה התרמית ביחידות של J/K. לבסוף, המסה התרמית מחולקת במסת הדגימה כדי לספק את קיבולת החום של התא ביחידות של J/g·K. דוגמה למדידת קיבולת החום מוצגת להלן, על פי נתונים באיור 3:

שיפוע הטמפרטורה לעומת הזמן, מנתונים גולמיים: 0.3738 °C/min = 0.00623 K/s
הספק ממחמם: (8.53 וולט x 0.639 A) @ 30% = 1.635 W = 1.635 J/s
מסה תרמית (הספק/שיפוע) = 262.472 J/K
קיבולת חום (מסה/מסה תרמית) = 262.472 J/K חלקי 244 גרם = 1.075 J/g· K

4. בדיקת כשל הרסני בתא סוללת ליתיום-יון מסחרי 18650

1. "חום-המתנה-מחפש" סטנדרטי עבור תא סוללה
   1. ודא שמאמר בדיקת הסוללה/תא המסחרי או "המכשיר הנבדק" (DUT) נמצאים במצב הטעינה הרצוי (SOC) לבדיקה; באופן אידיאלי, ה-SOC מייצג ב-100% את "האיום האמין הגרוע ביותר" של כשל בסוללה.
   2. פתח את מכסה החדר החיצוני.
   3. הסר את המכסה העליון של הקלורימטר כדי להסדיר את מיקום מאמר בדיקת הסוללה. החדר צריך להיות נקי מפסולת באמצעות ואקום רגיל וניגוב ממס קל של קירות הקלורימטר.
   4. התקן את התא הגלילי למחזיק תא בכיוון האנכי והנח אותו מעט מחוץ למרכז החלק הפנימי של הקלורימטר. מיקום מחוץ למרכז מבטיח לכידת וידאו מקסימלית במהלך אירוע הבריחה התרמית כאשר מצלמת הבורסקופ בטמפרטורה גבוהה אינה חסומה על ידי אדי אלקטרוליטים שנפלטו, עשן ופליטת תאים מפתח האוורור העליון של התא.
      הערה: לחלופין, ניתן לקבע את התא בכיוון אופקי באמצעות מעמד טבעת סטנדרטי. בכל פעם שפריטים נוספים כגון מעמדי טבעת מוזנים לקלורימטר, יש לבצע כיול נוסף.
   5. הצמד את הצמד התרמי המיועד "צמד תרמי פצצה" לתא הגלילי בקיר באורך בינוני ומאובטח בחוט ניקל בטמפרטורה גבוהה. זה נעשה כדי 1) לשמור על הצמד התרמי במקומו במהלך מאמץ מכני של פחית התא ו -2) להימנע מהתכה של סרט חלופי בטמפרטורה גבוהה, שלעיתים אינו יכול לעמוד במידת שחרור החום מהתא.
      הערה: חשוב לשמור על מגע טוב בין הצמד התרמי לדופן התא כדי להבטיח את קריאת הטמפרטורה המדויקת הנדרשת לשליטה בחימום אדיאבטי של תא הקלורימטר.
   6. אבטח את ה-DUT עם מהדקים מתאימים בסגנון תנין עבור טעינת תאים, פריקה, ניטור מתח במעגל פתוח או מדידות עכבה אלקטרוכימית. העבירו את המוליכים החשמליים דרך החריצים במשטח העליון של תא הקלורימטר.
   7. החזר את מכסה הקלורימטר למקומו והיזהר לא לצבוט צמדים תרמיים או מובילים חשמליים.
   8. השתמש בתכונות המיקוד הידני בבורסקופ בטמפרטורה גבוהה כדי למקסם את איכות התמונה לפני הבדיקה. לעתים קרובות הבורסקופ מתמקד בצלחת התחתונה של מחזיק התא כדי להסביר תנודות במיקוד האופטי במהלך חימום הקלורימטר.
   9. התחל פרוטוקול בדיקת HWS תרמי. פרמטרי הבדיקה והערכים המייצגים הם כדלקמן:
      - טמפרטורת התחלה: 35 מעלות צלזיוס
      - טמפרטורת סיום: 305 מעלות צלזיוס
      - מדרגת טמפרטורה: 5 מעלות צלזיוס
      - רגישות לקצב טמפרטורה: 0.02 °C/min
      - זמן המתנה: 30 דקות
      - שלב טמפרטורת חישוב: 0.2 מעלות צלזיוס
      - טמפרטורה קרירה: 35 מעלות צלזיוס
      - טמפרטורת שחרור: 50 מעלות צלזיוס
      - לחץ בטיחות: 200 בר
      - ירידת טמפרטורה מקסימלית: 25 מעלות צלזיוס
      - ירידת לחץ מקסימלית: 20 בר
      - קצב אקסותרמי מקסימלי: 1000.00 °C/min
      - קצב לחץ מקסימלי: 160342 בר/דקה
      - שלב טמפרטורת יומן נתונים: 1.00 מעלות צלזיוס
      - שלב זמן יומן נתונים: 0.5 דקות
      - שלב טמפרטורת יומן אקסותרם: 1.00 מעלות צלזיוס
   10. אם רוצים איסוף גז, הגדר את טמפרטורת האיסוף (למשל, 120 מעלות צלזיוס) ואת פרק זמן האיסוף (למשל, 0.5 דקות).
   11. התחל את בדיקת HWS ואפשר לתא להיכנס לבריחה תרמית.
       הערה: לאחר הגעה לטמפרטורה המקסימלית של הקלורימטר, מאוורר פליטה מופעל אוטומטית כדי להסיר כל עשן מהקלורימטר.
   12. הניחו לתא להתקרר לחלוטין לטמפרטורת הסביבה הקרובה לפני פתיחת ה-ARC והסרת מכסה הקלורימטר. ניתן לזרז את זמן הקירור של החדר באמצעות הזרקת חנקן נוזלי או גזי לתחתית החדר. ללא סיוע חנקן, הקירור עשוי להימשך עד 24 שעות.
   13. תהליך ARC HWS מביא לפירוק/בעירה של תא הסוללה, ומשאיר חומרי אלקטרודה בוערים ו
   פסולת בתוך החדר. נקו את הקלורימטר באמצעות שואב אבק בחנות ונגבו את קירות הקלורימטר בממס עדין.

5. הבטחת בדיקת ARC מוצלחת של תא ליתיום-יון

1. ודא שהתא נמצא ב-SOC המתאים. תאים טעונים במלואם מספקים בדרך כלל את שחרור החום הגדול ביותר ואת טמפרטורת ההתחלה המוקדמת ביותר, מה שמעיד על האיום הבטיחותי האמין הגרוע ביותר.
2. ודא שהצמד התרמי של הפצצה מאובטח לתא עם חוט מתכת. אי הדבקת קצה הצמד התרמי לדופן הסוללה לא תלכוד את ההשפעות של חימום עצמי.
3. בדוק שוב את ייעודי הצמד התרמי: פצצה מחוברת לתא, הדגימה צפה בחופשיות בתוך תא הקלורימטר, ו(אם משתמשים במספר צמדים תרמיים עזר) מיקומם ידוע ומאומת.
4. אם מבצעים ניטור מתח במעגל פתוח או מבצעים אלקטרוכימיה ב-ARC, ודא שהתא רושם ערך מתח צפוי. מתח בלתי צפוי או מתח שלילי מרמז על כך שייתכן שהכבלים החשמליים בתוך מיכל ה-ARC איבדו את החיבור או שהמובילים התהפכו. היזהר לא לקצר את התא במהלך ההגדרה, מכיוון שכל החדר מתכתי.

6. פירוש נתוני ARC וחישוב חום התגובה

1. חשב את חום התגובה הכולל ביחידות חום למסה (J/g או J/kg).
2. השתמש בנתוני טמפרטורה לעומת זמן כדי לקבל תכונות תרמיות בסיסיות של התגובה, כגון תחילת אקסותרם,_התחלת T והטמפרטורה המקסימלית של התגובה, T_max, באמצעות המשוואה:

3. השתמש בקיבולת החום שנמדדה בהליך הקודם ובחישוב ΔT כדי לחשב את חום התגובה הכולל. השתמש בגורם ההיסט φ כדי להסביר את חוסר האדיאביות המושלמת.

4. חשב את עליית הלחץ במהלך התגובה באמצעות המשוואה הבאה:

5. שרטטו את קצב הטמפרטורה הלוגריתמית לעומת הטמפרטורה כדי להראות כיצד התגובה מתפתחת על פני תחום הטמפרטורות (איור 4B). המר את קצב הטמפרטורה (°C/min) ליחידות של J/s באמצעות קיבולת החום.

Results

נתונים מייצגים מניסוי HWS של תא סוללת ליתיום-יון מסחרי 18650 טעון במלואו מסופקים באיור 4A,B. האיור מציג את טמפרטורת התא כפונקציה של זמן במהלך מערך בדיקת ARC "סגור". מאפיינים תרמיים בסיסיים (_התחלת T_{, T מקסימום} ו- ΔT) מודגשים באיור. המיקום של_הופעת T הוא תחילתו של השלב האקסותרמי, שנמשך עד שמגיעים_{ל-T max} . מתח התא יחד עם הלחץ המרבי והשינוי בלחץ (P_max ו-ΔP, בהתאמה) עשויים להיאסף גם במהלך ניסוי זה. ניתן לבצע ניתוח גז על תוצרי ...

Discussion

הליך בדיקת ה-HWS שהושג עם מכשיר ה-ARC הוא קריטי לקביעת האיום הבטיחותי האמין הגרוע ביותר שמציב סוללת ליתיום-יון. המדידות של טמפרטורת התחלת החום העצמי והטמפרטורה המקסימלית במהלך בריחה תרמית מספקות את הנתונים האובייקטיביים הדרושים כדי להעריך במדויק את הבטיחות של תאי ליתיום-יון. באמצעות ניסויים מבוססי ARC, ניתן למדוד מדדי בטיחות סוללה בצורה מבוקרת וניתנת לשחזור.

מגבלה אחת של מכשיר ה-ARC היא שנפח הקלורימטר חייב להתאים את קנה המידה לחומר או לתא הסוללה הנבדק. לכן, הח...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
בורסקופ	אופטרוניקס		קשיח, בורסקופ בטמפרטורה גבוהה
מעבדת אנרגיה פוטנציוסטט	פרינסטון מחקר יישומי / אמטק		פוטנציוסטט מסוגל לאסוף מתח מעגל פתוח, מחזור סוללות גלוונוסטי/פוטנציוסטטי וספקטרוסקופיה עכבה אלקטרוכימית
נפח מורחב קצב האצה קלורימטר	טכנולוגיות סכנה תרמית		מערכת בינונית, טווח מדגם: רכיבים לסוללות. נפח עבודה: 0.57 מ"ק
קלטת בטמפרטורה גבוהה
	תחמוצת מתכת מעורבת נטענת שונות לעומת תא ליתיום-יון גרפיט במחמם מחצלת גורם צורה 18650
			פצצת נפח קטנה לכיול ARC