Przyspieszenie kalorymetrii szybkościowej i techniki uzupełniające w celu scharakteryzowania zagrożeń związanych z bezpieczeństwem akumulatorów

Summary

Metoda charakteryzowania potencjalnego ryzyka awarii baterii litowych jest osiągana za pomocą kalorymetrii przyspieszającej. Uwalnianie ciepła i ciśnienia, wizualna obserwacja zdarzenia awarii oraz wychwytywanie wydzielających się gazów są zbierane w tym eksperymencie w celu zidentyfikowania najgorszych wiarygodnych zagrożeń związanych z akumulatorami doprowadzonymi do awarii.

Abstract

Zagrożenia związane z chemią baterii litowych są dobrze udokumentowane ze względu na ich katastrofalny charakter. Ryzyko jest zazwyczaj oceniane jakościowo za pomocą matrycy ryzyka inżynierskiego. W ramach macierzy potencjalnie niebezpieczne zdarzenia są kategoryzowane i klasyfikowane pod względem dotkliwości i prawdopodobieństwa, aby zapewnić świadomość sytuacyjną decydentom i interesariuszom. Stochastyczny charakter awarii akumulatorów, w szczególności chemii litowo-jonowej, sprawia, że oś prawdopodobieństwa macierzy jest trudna do prawidłowej oceny. Na szczęście istnieją narzędzia do charakteryzacji, takie jak przyspieszona kalorymetria szybkościowa (ARC), które charakteryzują stopnie dotkliwości awarii akumulatora. Technologia ARC jest szeroko stosowana do charakteryzowania reaktywnych substancji chemicznych, ale może stanowić nowe zastosowanie do wywoływania awarii baterii w bezpiecznych, kontrolowanych warunkach eksperymentalnych i ilościowego określania krytycznych parametrów bezpieczeństwa. Ze względu na solidny charakter kalorymetru o rozszerzonej objętości, ogniwa mogą być bezpiecznie doprowadzane do awarii z powodu różnych nadużyć: termicznych (proste nagrzewanie ogniwa), elektrochemicznych (przeładowanie), elektrycznych (zwarcie zewnętrzne) lub fizycznych (zgniecenie lub wbicie gwoździa). W tym artykule opisano procedury przygotowania i oprzyrządowania komercyjnego ogniwa akumulatora litowo-jonowego na wypadek awarii w ARC w celu zebrania cennych danych dotyczących bezpieczeństwa: początek ucieczki termicznej, endotermia związana z topnieniem separatora polimerów, uwolnienie ciśnienia podczas ucieczki termicznej, zbieranie gazów do charakterystyki analitycznej, maksymalna temperatura pełnej reakcji oraz wizualna obserwacja procesów rozkładu za pomocą boroskopu wysokotemperaturowego (odpowietrzenie i ogniwo może ulec naruszeniu). Termiczna metoda "heat-wait-seek" służy do wywołania awarii ogniwa, w której akumulator jest stopniowo podgrzewany do zadanej wartości, a następnie przyrząd identyfikuje wytwarzanie ciepła z akumulatora. Gdy ciepło powoduje wzrost temperatury w akumulatorze, temperatura kalorymetru podąża za tym wzrostem temperatury, utrzymując stan adiabatyczny. Dzięki temu ogniwo nie wymienia ciepła ze środowiskiem zewnętrznym, więc całe ciepło wytwarzane z akumulatora w przypadku awarii jest wychwytywane.

Introduction

Akumulatory, a w szczególności chemia litowo-jonowa, umożliwiły funkcjonowanie w pełni elektrycznego społeczeństwa obejmującego wszystkie aspekty codziennego życia, takie jak transport, komunikacja i rozrywka. W przypadku tych zastosowań magazynowania energii pojemność ładowania jest równa zasięgowi lub czasowi pracy. Maksymalizacja tych parametrów prowadzi do powstania agresywnie wysokoenergetycznych ogniw litowo-jonowych. Niestety, wraz ze wzrostem energii elektrycznej w ogniwach litowo-jonowych, następuje również szkodliwe uwalnianie energii, gdy wystąpi awaria¹. Wiele agencji regulacyjnych, stowarzyszeń zawodowych i niezależnych laboratoriów opracowało standardy, aby lepiej scharakteryzować bezpieczeństwo akumulatorów. Jedną z metod stosowanych do ilościowego określenia intensywności termicznej zdarzenia związanego z bezpieczeństwem baterii jest przyspieszona kalorymetria szybkościowa (ARC)^2,3. Ten rodzaj kalorymetrii jest wykonywany prawie adiabatycznie w celu wychwycenia wyraźnego wytwarzania ciepła z materiału lub ogniwa akumulatora na początku reakcji egzotermicznej, a następnie poprzez procesy reakcji niekontrolowanej termicznej i spalania. Instrument ARC daje możliwość scharakteryzowania najgorszego przypadku wytwarzania ciepła, ciśnienia i gazów w wyniku egzotermicznej reakcji materiałowej w bezpiecznym i kontrolowanym środowisku laboratoryjnym.

Instrument ARC został po raz pierwszy opracowany w latach siedemdziesiątych XX wieku do symulacji egzotermicznych reakcji niekontrolowanych od niebezpiecznych i reaktywnych substancji chemicznych w bezpiecznej skali i oceny zagrożeń związanych z reaktywnymi chemikaliami w celu opracowania procedur bezpieczeństwa dotyczących obsługi, użytkowania, przechowywania i transportu⁴. Na początku lat osiemdziesiątych XX wieku ARC został po raz pierwszy użyty do badania niekontrolowanych reakcji termicznych w ogniwach litowych. ARC działa na zasadzie "adaptacyjnego sterowania adiabatycznego", co oznacza, że temperatura kalorymetru stara się dopasować do temperatury ogniwa podczas zachodzącej reakcji. Nie dochodzi również do wymiany ciepła pomiędzy badaną próbką a otaczającym środowiskiem. W ten sposób, gdy ogniwo nagrzewa się samoczynnie i wzrasta jego temperatura, transfer ciepła między ogniwem a jego otoczeniem jest zminimalizowany. Schemat komory ARC z elementami grzejnymi i miejscami do testowania ogniw litowo-jonowych jest pokazany na Rysunek 1.

Przyrząd ARC jest dostępny w kilku rozmiarach, aby pomieścić szeroki zakres materiałów baterii, komponentów ogniw, ogniw, baterii i modułów baterii, jak pokazano w Tabeli 1. ARC oferuje również szereg protokołów testowania analizy termicznej, w tym najbardziej rozpowszechniony dla charakterystyki bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych, znany jako heat-wait-seek (HWS). Pomiary ARC mogą być wykonywane w konfiguracji testowej "otwartej" lub "zamkniętej". Główną różnicą między tymi dwiema konfiguracjami testowymi jest możliwość wykonywania pomiarów ciśnienia i pobierania próbek gazów w układzie zamkniętym. Otwarta konfiguracja nadaje się do obserwacji wizualnej za pomocą kamery wysokotemperaturowej lub boroskopu^4,5. Użycie małego sferycznego zbiornika ciśnieniowego lub "bomby" zostało wykorzystane w ARC do pomiaru uwalniania ciepła reakcji z materiałów elektrod akumulatora⁶. Zazwyczaj wydzielanie ciepła zależy od stężenia litu w materiałach i nasila się w obecności organicznych rozpuszczalników elektrolitów i soli litu^7,8. Na poziomie komórkowym wymagany jest ARC o zwiększonej objętości, aby bezpiecznie zatrzymać ciepło, ciśnienie i uwalnianie gazu z procesu ucieczki termicznej. Dodatkowo, w przyrządzie ARC można wprowadzić funkcje, które powodują awarie baterii poprzez wbicie gwoździa, przeładowanie elektrochemiczne lub zwarcie zewnętrzne.

Sandia National Laboratory historycznie było liderem w charakterystyce baterii za pomocą ARC dla Departamentów Energii i Transportu Stanów Zjednoczonych. Firma Sandia opublikowała wiele raportów podkreślających jej znaczenie w generowaniu krytycznych danych dotyczących bezpieczeństwa, które wpłynęły na politykę federalną i standardy bezpieczeństwa^9,10. W raporcie podają optymalne parametry testu, zbieranie danych i kryteria raportowania⁹. Większość zalecanych praktyk została przyjęta w tym artykule w celu scharakteryzowania zagrożenia termicznego pojedynczego cylindrycznego ogniwa litowo-jonowego w warunkach niekontrolowanej temperatury przy użyciu protokołu HWS. W szczególności ARC może dostarczyć obiektywnych dowodów ilościowych na czynniki wpływające na bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych i materiałów, z których wykonane są akumulatory (tj. maksymalna temperatura, szybkość nagrzewania w funkcji czasu/temperatury, gaz odpowietrzający w funkcji czasu/temperatury oraz analiza chemiczna substancji niebezpiecznych z uwalnianego gazu i dymu) podczas awarii akumulatora.

Najczęściej używanym protokołem testowania ARC do testowania bezpieczeństwa baterii jest HWS. Protokół HWS oferuje dokładne wykrywanie reakcji egzotermicznych zachodzących w ogniwach litowo-jonowych i jest dokładniejszy niż prosty tryb ogrzewania z narastaniem. Jest to standardowa metoda charakterystyki niekontrolowanej temperatury akumulatora. Komora jest podgrzewana do początkowej temperatury początkowej, a następnie stosuje się czas oczekiwania, który zależy od masy próbki i właściwości wymiany ciepła. Po tym kroku kalorymetr szuka egzotermy większej niż ustawiona czułość (np. 0,02 °C/min). Jeśli w wyznaczonym okresie czasu nie zostanie zaobserwowana egzotermia, komora ponownie nagrzewa się o określony krok temperatury (np. 5 °C) i proces się powtarza. Rysunek 2 pokazuje schemat blokowy procesu dla HWS (Rysunek 2A) oraz dane eksperymentalne ilustrujące różne etapy HWS przez kilka pierwszych iteracji (Rysunek 2B).

Pełne definicje każdego z etapów testowania w protokole HWS są następujące. Tryb ogrzewania to moc oddawana grzałkom komory w celu podniesienia temperatury komory i badanego urządzenia (DUT). Tryb oczekiwania występuje, gdy równowaga termiczna zostanie ustalona między kalorymetrem a bombą lub badanym artykułem. Tryb wyszukiwania występuje, gdy określane są obliczenia zmiany temperatury, a czas odnosi się do zmiany czułości, zwykle 0,02 °C/min. Tryb chłodzenia jest uruchamiany pod koniec testu, gdy osiągnięta została maksymalna temperatura lub ciśnienie. Tradycyjny mechanizm chłodzenia polega na wprowadzaniu do komory gazu obojętnego, takiego jak azot. Alternatywnie do komory można wprowadzić ciekły azot w celu przyspieszenia chłodzenia. Tryb egzotermiczny odnosi się do wzrostu temperatury obserwowanego po kroku poszukiwania, który nazywa się egzotermią. Opisuje to środowisko, w którym samonagrzewanie badanego elementu jest większe niż wybrana czułość, zwykle 0,02 °C/min. Tryb egzotermiczny trwa do momentu, gdy szybkość samonagrzewania spadnie poniżej pożądanej czułości, w którym to momencie uruchamiany jest kolejny tryb grzania, a sekwencja oczekiwania na ciepło jest kontynuowana aż do osiągnięcia maksymalnego limitu temperatury lub ciśnienia.

Protocol

1. Kalibracja kalorymetru

UWAGA: Ważne jest, aby skalibrować kalorymetr, aby dostosować się do wszelkich zmian warunków wymiany ciepła do/z tego samego ogniwa (np. podłączenie elektrycznych o dużej średnicy do ogniwa) lub wymiana głównej termopary pomiarowej. Przyrząd należy ponownie skalibrować po okresie 2-3 miesięcy, ponieważ reakcje termopary mogą się zmieniać przy długotrwałym użytkowaniu.

1. Użyj małego kulistego naczynia lub "bomby" do kalibracji kalorymetru.
2. Przymocuj pustą bombę sferyczną ze znanego materiału (np. tytanu, stali nierdzewnej, aluminium itp.) do spodu pokrywy kalorymetru.
3. Upewnij się, że kalorymetr jest czysty i wolny od zanieczyszczeń.
4. Dopasuj warunki kalibracji do przewidywanych warunków testowania. Wszelkie specjalne urządzenia muszą być obecne w komorze w przewidywanym miejscu, aby zapewnić prawidłową kalibrację.
5. Podłącz końcówkę przewodu termopary bomby do powierzchni kulistego naczynia bombowego. Końcówka musi stykać się z bombą, aby kalibracja działała poprawnie. W razie potrzeby zabezpiecz przewód i przewody termopary taśmą wysokotemperaturową.
6. Upewnij się, że pokrywa kalorymetru jest całkowicie zamknięta, a pokrywa i podstawa mają dobry kontakt.
7. Zamknij skrzynkę śrutowniczą, aby wyeliminować prądy powietrza przepływające przez kalorymetr, które mogą mieć wpływ na pomiar.
8. Do testu kalibracyjnego należy użyć następujących parametrów: krok temperatury = 25 °C; temperatura początkowa = 50 °C; temperatura końcowa = 405 °C; czułość szybkości temperatury = 0,01 °C/min; i czas oczekiwania = 30 min.
9. Upewnij się, że poprzednie przesunięcia kalibracji zostały usunięte z oprogramowania.
10. Rozpocznij procedurę kalibracji.

2. Test czynnika Phi

UWAGA: Nawet najbardziej wydajny ARC nie może osiągnąć pełnej adiabicity. W związku z tym podczas badania tracona jest pewna ilość ciepła, która musi zostać uwzględniona, aby uzyskać dokładne dane kalorymetryczne.

1. Straty ciepła należy uwzględnić, obliczając współczynnik kompensacji φ, stosując następujące równanie:

Zastosuj znaną pojemność cieplną i masę (c i m) dla bomby i próbki. Wykonaj test dryftu po kalibracji komory. Upewnij się, że wynikowy współczynnik phi mieści się w zakresie ±0,02 °C/min.

3. Masa cieplna i pojemność cieplna komercyjnych ogniw baterii do badań niszczących

1. Oblicz pojemność cieplną podczas krótkiego, łagodnego, nieniszczącego ogrzewania ogniwa. Operację tę należy wykonać w zakresie temperatur 25–55 °C (temperatura otoczenia do maksymalnej zalecanej temperatury pracy ogniwa). Użyj ciekłego azotu do oceny pojemności cieplnej na podstawie temperatur poniżej otoczenia.
2. Zbierz masę pojedynczej komórki dla trzech identycznych komórek.
3. Przymocuj matę grzejną wzdłuż osi pojedynczego ogniwa 18650 za pomocą taśmy wysokotemperaturowej.
   UWAGA: Konfiguracja testu fizycznego może się różnić w zależności od geometrii ogniwa, a dla różnych rozmiarów ogniw wymagana jest mata grzejna o odpowiednim rozmiarze.
4. W przypadku kalorymetrów o rozszerzonej objętości zwiąż trzy ogniwa, w tym ogniwo z matą grzewczą, w kształt trójkąta. Zaklej ogniwa taśmą aluminiową.
5. Przymocuj termoparę kontrolną w połowie długości ogniwa przylegającego do ogniwa z matą grzejną.
6. Zawieś trójkąt trzykomórkowy od góry kalorymetru za pomocą metalowego drutu.
7. Bezpiecznie załóż pokrywę kalorymetru.
8. Upewnij się, że przewody z grzałki wychodzą z kalorymetru i są podłączone do zmiennego źródła zasilania.
9. Rozpocznij test pojemności cieplnej, aktywując zasilanie w celu zwiększenia temperatury od 30 do 60 °C w ciągu ~2 godzin.

UWAGA: Typowe dane dotyczące temperatury w funkcji czasu (przeliczone na K/s) używane do obliczania c_p znajdują się w Rysunek 3. Moc dostarczaną do grzałki oblicza się poprzez pomnożenie napięcia i prądu zasilania, aby uzyskać moc w jednostkach W lub J/s. Moc grzałki dzieli się przez nachylenie wykresu temperatury w funkcji czasu, aby uzyskać masę termiczną w jednostkach J/K. Na koniec masę termiczną dzieli się przez masę próbki, aby zapewnić pojemność cieplną ogniwa w jednostkach J/g·K. Przykład pomiaru pojemności cieplnej pokazano poniżej, zgodnie z danymi w Rysunek 3:

Nachylenie temperatury w funkcji czasu, na podstawie surowych danych: 0,3738 °C/min = 0,00623 K/s
Moc z grzałki: (8,53 V x 0,639 A) @ 30% = 1,635 W = 1,635 J/s
Masa termiczna (moc/nachylenie) = 262,472 J/K
Pojemność cieplna (masa termiczna/masa) = 262,472 J/K podzielona przez 244 g = 1,075 J/g·K

4. Niszczące testowanie uszkodzenia komercyjnego ogniwa akumulatora litowo-jonowego 18650

1. Standardowy "heat-wait-seek" dla ogniwa akumulatora
   1. Upewnij się, że komercyjny artykuł testowy baterii/ogniwa lub "testowane urządzenie" (DUT) jest w pożądanym stanie naładowania (SOC) do testowania; najlepiej, aby SOC reprezentował w 100% "najgorsze wiarygodne zagrożenie" awarią baterii.
   2. Otwórz pokrywę komory zewnętrznej.
   3. Zdejmij górną pokrywę kalorymetru, aby ustalić miejsce umieszczenia przedmiotu testowego baterii. Komora powinna być wolna od zanieczyszczeń za pomocą standardowego próżni i lekkiego rozpuszczalnika do przecierania ścianek kalorymetru.
   4. Zamontuj cylindryczną komórkę w uchwycie kuwety w kierunku pionowym i umieść ją nieco poza środkiem wnętrza kalorymetru. Umieszczenie poza środkiem zapewnia maksymalne przechwytywanie wideo podczas niekontrolowanego wzrostu temperatury, gdy wysokotemperaturowa kamera boroskopowa nie jest zasłonięta przez wyrzucane opary elektrolitu, dym i wyrzut ogniw z górnego otworu wentylacyjnego ogniwa.
      UWAGA: Alternatywnie ogniwo można zamocować w kierunku poziomym za pomocą standardowego stojaka pierścieniowego. Za każdym razem, gdy do kalorymetru wprowadzane są dodatkowe elementy, takie jak stojaki pierścieniowe, należy przeprowadzić kolejną kalibrację.
   5. Przymocuj termoparę oznaczoną jako "termopara bombowa" do cylindrycznej komórki na ścianie w połowie długości i zabezpiecz drutem niklowym o wysokiej temperaturze. Ma to na celu 1) utrzymanie termopary na miejscu podczas mechanicznego naprężania puszki ogniwa oraz 2) uniknięcie stopienia alternatywnej taśmy wysokotemperaturowej, która czasami nie jest w stanie wytrzymać stopnia wydzielania ciepła z ogniwa.
      UWAGA: Ważne jest, aby zachować dobry kontakt między termoparą a ścianą komórkową, aby zapewnić dokładny odczyt temperatury wymagany do sterowania adiabatycznym ogrzewaniem komory kalorymetru.
   6. Zabezpiecz testowane urządzenie za pomocą odpowiednich zacisków ze skóry krokodylkowej do ładowania ogniw, rozładowania, monitorowania napięcia w obwodzie otwartym lub pomiarów impedancji elektrochemicznej. Przeprowadź przewody elektryczne przez rowki na górnej powierzchni komory kalorymetru.
   7. Załóż pokrywę kalorymetru, uważając, aby nie przyciąć żadnych termopar ani przewodów elektrycznych.
   8. Użyj funkcji ręcznego ustawiania ostrości w boroskopie wysokotemperaturowym, aby zmaksymalizować jakość obrazu przed testowaniem. Często boroskop jest skupiany na dolnej płycie uchwytu celi, aby uwzględnić wahania ostrości optycznej podczas ogrzewania kalorymetru.
   9. Zainicjuj protokół termicznego testowania sprzętu. Parametry testowe i wartości reprezentatywne są następujące:
      - Temperatura początkowa: 35 °C
      - Temperatura końcowa: 305 °C
      - Krok temperatury: 5 °C
      - Czułość temperatury: 0,02 °C/min
      - Czas oczekiwania: 30 min
      - Krok obliczeniowy temperatury: 0,2 °C
      - Temperatura chłodnicza: 35 °C
      - Temperatura uwalniania: 50 °C
      - Ciśnienie bezpieczeństwa: 200 Bar
      - Maksymalny spadek temperatury: 25 °C
      - Maksymalny spadek ciśnienia: 20 Bar
      - Maksymalna szybkość egzotermii: 1000,00 °C/min
      - Maksymalna szybkość ciśnienia: 160342 Bar/min
      - Krok temperatury w logarytmie danych: 1,00 °C
      - Krok czasowy dziennika danych: 0,5 min
      - Krok temperatury logarytmu egzotermii: 1,00 °C
   10. Jeśli wymagane jest zbieranie gazu, ustaw temperaturę zbierania (np. 120 °C) i czas odbioru (np. 0.5 min).
   11. Zainicjuj test HWS i pozwól ogniwu wejść w stan ucieczki termicznej.
       UWAGA: Po osiągnięciu maksymalnej temperatury kalorymetru automatycznie uruchamiany jest wentylator wyciągowy w celu usunięcia dymu z kalorymetru.
   12. Poczekaj, aż komora całkowicie ostygnie do temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia przed otwarciem ARC i zdjęciem pokrywy kalorymetru. Czas schładzania komory można przyspieszyć poprzez wtryskiwanie ciekłego lub gazowego azotu na dno komory. Bez wspomagania azotem chłodzenie może trwać do 24 godzin.
   13. Proces ARC HWS powoduje rozkład/spalanie ogniwa akumulatora, pozostawiając spalone materiały elektrodowe i zanieczyszczenia wewnątrz komory. Wyczyść kalorymetr za pomocą odkurzacza sklepowego i przetrzyj ścianki kalorymetru łagodnym rozpuszczalnikiem.

5. Zapewnienie udanego testu ARC ogniwa litowo-jonowego

1. Upewnij się, że ogniwo znajduje się w odpowiednim SOC. W pełni naładowane ogniwa zazwyczaj zapewniają największe wydzielanie ciepła i najwcześniejszą temperaturę, co wskazuje na najgorsze wiarygodne zagrożenie bezpieczeństwa.
2. Upewnij się, że termopara bomby jest przymocowana do ogniwa metalowym drutem. Nieprzyklejenie końcówki termopary do ścianki bocznej akumulatora nie spowoduje uchwycenia skutków samonagrzewania.
3. Dokładnie sprawdź oznaczenia termopar: bomba jest przymocowana do komórki, próbka swobodnie unosi się w komorze kalorymetru, a (w przypadku korzystania z wielu pomocniczych termopar) ich położenie jest znane i zweryfikowane.
4. Jeśli wykonujesz monitorowanie napięcia w obwodzie otwartym lub wykonujesz elektrochemię w ARC, upewnij się, że ogniwo rejestruje oczekiwaną wartość napięcia. Nieoczekiwane napięcie lub ujemne napięcie sugeruje, że przewody elektryczne w kanistrze ARC mogły utracić połączenie lub przewody zostały odwrócone. Uważaj, aby nie zwierać ogniwa podczas ustawiania, ponieważ cała komora jest metalowa.

6. Interpretacja danych ARC i obliczanie ciepła reakcji

1. Obliczyć całkowite ciepło reakcji w jednostkach ciepła na masę (J/g lub J/kg).
2. Użyj danych dotyczących temperatury w funkcji czasu, aby uzyskać podstawowe właściwości termiczne reakcji, takie jak początek egzotermii,_początek T i maksymalna temperatura reakcji, T_max, za pomocą równania:

3. Wykorzystać pojemność cieplną zmierzoną w poprzedniej procedurze i obliczyć ΔT, aby obliczyć całkowite ciepło reakcji. Użyj współczynnika przesunięcia φ, aby uwzględnić brak idealnej adiabicity.

4. Obliczyć wzrost ciśnienia podczas reakcji, korzystając z następującego równania:

5. Wykreśl logarytmiczną szybkość temperatury w funkcji temperatury, aby pokazać, jak reakcja rozwija się w całym zakresie temperatur (Rysunek 4B). Przelicz szybkość temperatury (°C/min) na jednostki J/s, korzystając z pojemności cieplnej.

Results

Reprezentatywne dane z eksperymentu HWS w pełni naładowanego komercyjnego ogniwa akumulatora litowo-jonowego 18650 znajdują się w Rysunek 4A,B. Rysunek przedstawia temperaturę ogniwa w funkcji czasu podczas "zamkniętego" zestawu testowego ARC. Podstawowe cechy termiczne_{(początek T}, T_max i ΔT) są wyróżnione na rysunku. Lokalizacja_początku T jest początkiem etapu egzotermicznego, który trwa do momentu osiągnięcia T_max. Podczas tego eksperyme...

Discussion

Procedura testowania HWS przeprowadzona za pomocą przyrządu ARC ma kluczowe znaczenie dla określenia najgorszego wiarygodnego zagrożenia bezpieczeństwa, jakie stwarza akumulator litowo-jonowy. Pomiary temperatury początkowej samonagrzewania i temperatury maksymalnej podczas niekontrolowanego wzrostu temperatury dostarczają obiektywnych danych niezbędnych do dokładnej oceny bezpieczeństwa ogniw litowo-jonowych. Dzięki zastosowaniu eksperymentów opartych na ARC wskaźniki bezpieczeństwa baterii mogą być mierzone w kontrolow...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
boroskop	Optoelektronika		Sztywny, wysokotemperaturowy boroskop
Energy Lab Potencjostat	Princeton Applied Research / Potencjostat Ametek		zdolny do zbierania napięcia w obwodzie otwartym, galwanostyczno-potencjostatycznych cykli baterii i elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej
Kalorymetr o zwiększonym tempie przyspieszania objętości	Technologie		zagrożeń termicznychSystem średniej wielkości, zakres próbek: komponenty do akumulatorów. Objętość robocza: 0,57 m3
taśma wysokotemperaturowa	niespecyficzne
ogniwo akumulatora litowo-jonowego	różne		akumulatory z mieszanego tlenku metalu w porównaniu z grafitowym ogniwem litowo-jonowym w formie 18650
Grzejnik matowy	Współczynnik		i rozmiar w zależności od ogniwa baterii do pomiarów pojemności cieplnej
bomba sferyczna	Technologie		zagrożeń termicznychbomba o małej objętości do kalibracji ARC