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研究顯示：高速率鋰離子電池表現(xiàn)出卓越的安全性
時(shí)間:2020-12-18 09:49來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:Elisha
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隨著汽車(chē)電氣化迅猛發(fā)展，此類(lèi)車(chē)輛的電池類(lèi)型、充電參數(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和時(shí)間構(gòu)成，是加速向電氣化過(guò)渡的關(guān)鍵考慮因素。據(jù)外媒報(bào)道，華威大學(xué)WMG學(xué)院的研究人員利用商用電芯，探討高電流運(yùn)行對(duì)電池電芯老化的影響，并“明確高速循環(huán)對(duì)磷酸鐵鋰圓柱形電芯的限制和影響”。
他們通過(guò)兩次測(cè)試，確定電芯失效前的最大電流值；然后按照該數(shù)值施加電流，直至電芯失效；接著再進(jìn)行測(cè)試，以確定循環(huán)參數(shù)可以超過(guò)制造商建議的程度。
在測(cè)試過(guò)程中，當(dāng)電通量增加到100 C循環(huán)條件，充放電能力分別超過(guò)制造商的要求高達(dá)1.38和4.4倍。這樣增加的電流適用于500次充放電。然而，在前60個(gè)循環(huán)中，所施加的電流會(huì)導(dǎo)致容量迅速下降，同時(shí)電阻上升。此外，在其余冷卻電芯的步驟中，經(jīng)過(guò)自然對(duì)流的充放電過(guò)程，這樣施加電流會(huì)導(dǎo)致電芯溫度上升高。電池在最佳溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，任何超出該范圍的偏差都會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的成分和化學(xué)物質(zhì)開(kāi)始分解。
他們還發(fā)現(xiàn)，在測(cè)試和老化過(guò)程中，“果凍卷”(卷狀電極和隔膜)發(fā)生變形，形成鋰鍍層。變形從電芯中心向電芯外部軸向擴(kuò)散，這表明電芯中心是最熱的地方。
華威大學(xué)WMG學(xué)院首席工程師Justin Holloway表示：“我們要確保盡可能以最安全的方式運(yùn)行電池，并保持適當(dāng)?shù)氖褂脡勖y(cè)試結(jié)果顯示，在高于制造商規(guī)定的電流極限的情況下，有一個(gè)窗口可以運(yùn)行電池，同時(shí)保持制造商規(guī)定的電壓極限。
“我們還發(fā)現(xiàn)，熱疲勞是引起果凍卷變形的原因。在每個(gè)充放電循環(huán)中，電池都會(huì)經(jīng)歷熱應(yīng)力，導(dǎo)致其部件變形。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，變形逐漸加劇，而果凍卷則受到堅(jiān)硬的外層和中心銷(xiāo)的機(jī)械約束。
“如果可以在電芯中心進(jìn)行對(duì)流冷卻，即電芯最熱的地方，就可以減輕和控制變形，使電芯在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持容量，并達(dá)到阻力標(biāo)準(zhǔn)。”
(責(zé)任編輯：子蕊)
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