江蘇
鋰離子電池?zé)崾Э囟嗍加谡龢O材料與電解液之間的放熱副反應(yīng)，正極釋放氧并引發(fā)電解液燃燒、鏈?zhǔn)椒艧幔瑢?dǎo)致電池冒煙、起火或爆炸。因此，直接測(cè)試正極片和電解液混合體系的熱行為，比單獨(dú)測(cè)試電極更能反映電池真實(shí)熱安全狀態(tài)。
差示掃描量熱法（DSC）靈敏度高、定量準(zhǔn)確，可準(zhǔn)確捕捉混合體系在升溫過程中的吸放熱變化，確定起始放熱溫度、峰值溫度、放熱焓等核心熱安全參數(shù)，是電池?zé)崾Э匮芯砍Ｓ玫臉?biāo)準(zhǔn)方法。本次實(shí)驗(yàn)是采用差示掃描量熱儀對(duì)三元正極片與碳酸酯電解液混合體系進(jìn)行測(cè)試，分析熱反應(yīng)規(guī)律，評(píng)估熱風(fēng)險(xiǎn)，為電池安全設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。
一、實(shí)驗(yàn)的操作步驟
1、實(shí)驗(yàn)原理
DSC在程序控溫下，測(cè)量樣品與參比坩堝之間的熱流差。正極-電解液混合體系受熱時(shí)，會(huì)發(fā)生SEI副反應(yīng)、電解液氧化、正極釋氧、電解液燃燒等一系列放熱反應(yīng)，在曲線上形成特征放熱峰，據(jù)此可定量評(píng)價(jià)熱穩(wěn)定性。
2、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
實(shí)驗(yàn)樣品：三元鋰離子電池正極片、商用碳酸酯電解液。
測(cè)試儀器：DZ-DSC300差示掃描量熱儀
3、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置
測(cè)試程序保護(hù)氣氛：氬氣，流量50mL/min；升溫區(qū)間：30℃到350℃；升溫速率：10℃/min；參比物：空密封坩堝。
4、測(cè)試圖譜
5、數(shù)據(jù)分析
熱反應(yīng)提前混合體系起始放熱溫度206.1℃，較純正極片降低約15℃，說明電解液顯著加劇正極熱反應(yīng)。放熱強(qiáng)度增大總放熱焓達(dá)261.5J/g，遠(yuǎn)高于純正極，主要源于正極釋氧氧化電解液，產(chǎn)生劇烈鏈?zhǔn)椒艧帷７磻?yīng)區(qū)間集中主放熱峰位于200℃~230℃，是電池?zé)崾Э仃P(guān)鍵的危險(xiǎn)溫區(qū)。
二、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
正極片-電解液混合體系在206.1℃開始劇烈放熱，207.3℃達(dá)到峰值，放熱焓約261.5J/g。電解液顯著降低正極熱穩(wěn)定溫度，增大放熱量，是引發(fā)電池?zé)崾Э氐闹匾T因。差示掃描量熱儀可準(zhǔn)確、定量表征正極-電解液體系熱特性，適用于電池材料研發(fā)、熱失控機(jī)理研究與熱安全評(píng)價(jià)，建議擴(kuò)展至不同電壓、不同添加劑體系的對(duì)比測(cè)試。
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