本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池電解液的錐形量熱儀研究

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【摘要】：人類過度依賴化石燃料帶來了一系列問題,并造成了傳統(tǒng)能源的不斷枯竭。作為一種典型的新能源,鋰離子電池由于其具有的高比能量、長循環(huán)壽命、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn),近年來越來越受到人們的廣泛關(guān)注。然而,鋰離子電池的安全性問題一直是制約其發(fā)展的亟待解決的普遍性難題,關(guān)于鋰電池?zé)崾Э厮l(fā)的火災(zāi)爆炸事故的報道屢見不鮮。因此,開展對鋰離子電池?zé)岚踩约盎馂?zāi)危險性的研究,可以掌握鋰離子電池發(fā)生熱失控、火災(zāi)等現(xiàn)象的基本規(guī)律,量化鋰離子電池的火災(zāi)危險性,從而降低由鋰離子電池事故造成的人身傷亡和財產(chǎn)損失。 鋰離子電池主要由電極材料、電解液和隔膜三部分組成。其中電解液大多是高能的有機(jī)易燃物,鋰離子電池濫用引發(fā)熱失控會導(dǎo)致電極活性物質(zhì)的熱分解以及電解液的氧化,在電池內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體,使電池內(nèi)壓急劇升高,導(dǎo)致內(nèi)部氣體以及電解液等電池內(nèi)部物質(zhì)射流噴出,引發(fā)火災(zāi)或爆炸。因此電解液被認(rèn)為是鋰離子電池造成火災(zāi)危險性的主要組分。對鋰離子電池電解液的研究是近年來鋰電池研究中一個比較活躍的領(lǐng)域。目前商業(yè)鋰離子電池的典型電解液是由電解質(zhì)鋰鹽LiPF6溶解于碳酸酯類有機(jī)溶劑組成。國內(nèi)外學(xué)者對鋰離子電池電解液開展了大量研究,他們的研究關(guān)注點(diǎn)大多是電解液與電極材料的反應(yīng)或者電解液自身的熱分解反應(yīng)、通過尋找新型功能添加劑或者開發(fā)新型非有機(jī)離子溶劑來改善鋰電池的性能、對各種各樣的電解液樣品進(jìn)行熱測試以獲得它們的熱行為特性等等,并得出了大量的寶貴的結(jié)論。但是目前國內(nèi)外鮮有對鋰電池電解液火災(zāi)行為以及燃燒特性開展相關(guān)研究。 基于此,本文使用ISO5660-1國際標(biāo)準(zhǔn)的錐形量熱儀研究作為目前市場上常見的鋰離子電池電解液組成成分的三種碳酸酯類有機(jī)溶劑混合物的燃燒特性,獲得了幾個常用的燃燒參數(shù)如熱釋放速率(HRR)、總放熱量(THR)、質(zhì)量損失速率(MLR)、燃燒效率、主要?dú)怏w燃燒產(chǎn)物的濃度等,并就部分學(xué)者提出的基于氧耗原理的量熱法會高估鋰離子電池釋放的化學(xué)熱量這個問題,本文也采取了另一種基于化學(xué)計量原理的熱化學(xué)方法計算熱釋放速率,以此來驗(yàn)證前者獲得熱釋放速率數(shù)據(jù)的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),作為火災(zāi)量熱學(xué)最重要的參數(shù),這幾種碳酸酯混合物的熱釋放速率有明顯的不同。通過氧耗法和化學(xué)量熱法這兩種獨(dú)立的方法獲得的三種混合物的熱釋放速率結(jié)果十分吻合。因此,基于氧耗原理的錐形量熱儀量熱法在評判鋰離子電池電解液的火災(zāi)熱釋放方面被認(rèn)為是合適的。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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1 錢新明,周波;絕熱加速量熱儀研究鋰離子電池電解液熱安全性[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2005年02期

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本文編號：1145962