在NMC811/LLZO/Li固态电池化学的早期热安全评估中,采用热量测量和表征方法
Zixuan Wang1, Bhuvsmita Bhargava1, Nathan Brenner Johnson2
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, United States.
ACS applied materials & interfaces
|October 17, 2025
概括
使用差分扫描热量计 (DSC) 的固态电池的早期安全评估揭示了关键的热行为. 金属固态电池表现出类似的外热反应路径,这对于安全设计至关重要.
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
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 新兴的电池化学物质,如金属固态电池,需要早期安全评估.
- 微分扫描热度计 (DSC) 是评估小电池材料样本热稳定的关键技术.
研究的目的:
- 对金属固态电池材料集进行早期安全评估.
- 为了确定热度指标,如启动温度和热释放,以确保安全的电池设计.
主要方法:
- 密封式Li/LLZO/NMC811阳极-阴极-电解质 (ACE) 固态电池样本的构造.
- 差分扫描热量计 (DSC) 用于测量热流,发热温度和释放到500°C的总热量.
- 来自DSC和热重力学分析 (TGA) 的质量能量平衡,补充其他表征方法,提出反应途径.
主要成果:
- /LLZO/ACE固态样本在500°C时显示出大约15 J/mAh的总热释放量,起始温度约为220°C.
- 将NMC811和氧化阴极与金属阳极和LLZO分离器进行比较,显示了大致相似的热量指标.
- 确定了常见的外热反应途径,包括从阴极材料释放氧气和从结合剂释放HF.
结论:
- 早期的DSC安全评估为固态电池材料的热行为提供了关键的见解.
- 不同阴极材料的热稳定性是可比的,这表明了常见的降解机制.
- 了解这些反应路径对于设计更安全的金属固态电池至关重要.
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