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La sécurité des piles au lithium

2021-11-12
Les batteries lithium-ion sont susceptibles de déclencher des réactions secondaires dangereuses à l'intérieur de la batterie en cas de surcharge, de charge/décharge rapide, de court-circuit, d'abus mécanique et de choc thermique à haute température, qui peuvent facilement produire beaucoup de chaleur et détruire les surfaces négatives et positives de le film de passivation.

Lorsque la température de la batterie atteint 130 °C, le film SEI sur la surface négative se décompose, entraînant une forte réaction redox lorsque l'anode lithium-carbone hautement active est exposée à l'électrolyte. Lorsque la température locale interne de la batterie dépasse 200 °C, le film de passivation à la surface de l'électrode positive décompose l'électrode positive, générant une précipitation d'oxygène, et continue de réagir violemment avec l'électrolyte, générant une grande quantité de chaleur et formant une haute pression interne. Lorsque la température de la batterie dépasse 240°C, une violente réaction exothermique se produira également entre l'anode lithium-carbone et le liant.

Comment évaluer la sécurité des batteries au lithium
Une façon consiste à utiliser des instruments pertinents. Le calorimètre d'instrument d'évaluation est l'instrument le plus important dans la recherche sur la sécurité des batteries au lithium. Le calorimètre le plus couramment utilisé est le calorimètre accéléré (ARC). L'ARC est un nouveau type d'instrument d'analyse thermique recommandé par les Nations Unies pour l'évaluation des matières dangereuses, fournissant des données temps-température-pression pour les réactions chimiques dans des conditions adiabatiques. La conception ARC, basée sur le principe adiabatique, peut être utilisée pour mesurer avec précision la température initiale de décomposition de l'échantillon et la température et la pression au cours du processus adiabatique en utilisant le poids important de l'échantillon, la sensibilité élevée et le changement de décomposition thermique courbe, en particulier pour les déplacements dans la calorimétrie à balayage et ne peut pas donner le matériau d'analyse thermique différentielle et d'autres méthodes de décomposition thermique de la pression de processus à évolution lente.

Méthode d'évaluation de la sécurité ARC
L'ARC fournit un environnement quasi adiabatique par un suivi précis de la température, évitant les échanges thermiques entre l'échantillon et l'environnement, principalement pour tester et analyser le comportement exothermique de l'échantillon à tester. En plus des tests d'emballement thermique, l'ARC peut être utilisé en combinaison avec des sources de courant continu et un équipement de charge/décharge pour tester la capacité thermique spécifique de la batterie et l'élévation de température adiabatique pendant la charge/décharge. La température d'une batterie au lithium a un impact significatif sur la sécurité de la batterie. Il est important de noter que la température a un impact important sur la chimie interne des batteries Li-ion. Une température excessive peut même endommager la durée de vie des batteries Li-ion et, dans les cas graves, peut entraîner des problèmes de sécurité des batteries Li-ion.
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