全固态电池的初步研究:在热失控过程中对爆炸形成的评估
Juliette Charbonnel1,2, Sébastien Dubourg3, Etienne Testard3
1University Grenoble Alpes, CEA, LITEN, DEHT, 38000 Grenoble, France.
iScience
|October 25, 2023
概括
全固态电池仅在5毫秒内表现出极快的热逃跑 (TR),比传统的离子电池快得多. 这种快速的事件产生了相当大的过压,需要对电池组设计进行进一步的安全调查.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 全固态电池 (ASSB) 旨在通过使用金属阳极和固体电解质来提高能量密度和安全性.
- 尽管设计得到了改进,但ASSB的热安全性仍未得到充分研究.
- 传统的离子电池 (LIB) 存在热失控风险,需要进行比较安全研究.
研究的目的:
- 为了研究重新组装的全固态电池的热失控行为.
- 在ASSB中量化热事件期间的反应动力学和压力生成.
- 评估ASSB热失控对电池组的潜在安全影响.
主要方法:
- 重组一个完全固态电池进行受控测试.
- 在现场进行X射线放射,观察热应力期间的电池内部动态.
- 高速摄像机录制以捕捉事件的快速进展.
- 压电传感器测量在热失控过程中产生的空气过压.
主要成果:
- 在ASSB中观察到极快的热逃跑 (TR) 动力学,持续时间仅为5毫秒.
- 在热失控事件期间测量了 188 mbar 的显著空气过压.
- 计算出相当于2.7克TNT的爆炸潜力,尽管该电池本身并不具有爆炸性.
- 证明ASSB的热失控比传统的离子电池快数量级.
结论:
- 全固态电池表现出异常快速的热失控,产生显著的压力.
- 快速的动力学和过压表明电池组完整性和安全性的潜在风险.
- 进一步的详细研究至关重要,以了解和减轻这些非典型的热行为在ASSBs.
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