9系三元锂电池热失控特性研究_三元锂电池耐热度

1.三元锂电池热稳定性

前言镍钴锰或镍钴铝三元锂离子电池具有能量密度高、低温及循环性能好等优势[1]，被广泛应用于新能源汽车等领域与此同时，三元锂电池也存在着热稳定性较差的缺点，三元正极材料在250-300℃的高温下会发生剧烈的分解反应，同时释放氧分子，诱发电解液燃烧和电池爆燃。

2.三元锂电池热失控机理

为满足新能源汽车日益增长的续航里程需求，部分电池厂商致力于不断提高电池的能量密度，因此三元锂电池从低镍3系电池不断发展到高镍8系以及超高镍9系电池理论上伴随着活性金属成分的不断提升，正极材料和电池的热稳定性下降，热失控风险随之上升。

3.三元锂电池高温性能

由于超高镍9系电池尚未实现规模化应用，行业内相对缺乏该类型电池的热安全特征信息本文利用电池绝热量热仪测试了9系三元锂电池的热失控过程，证明9系锂电池的热失控剧烈程度远超其他类型的三元电池实验部分 1. 样品准备。

4.三元锂电池的热稳定性能

电池样品: NCM9系三元软包锂电池(5Ah) 2. 实验条件实验仪器：仰仪科技BAC-420A大型电池绝热量热仪、电池充放电设备、TP700多通道测温仪；实验模式：HWS-R模式、温差基线模式；记录频率：1~100Hz；

5.三元锂电池耐受温度

自放热检测阈值：0.02℃/min；热电偶固定位置：电池大面中心点（样品热电偶）、电池正极（附加热电偶）

6.三元锂电池耐高温

图1 9系三元锂电池热失控(a)温升及电压曲线及(b)温升速率-温度曲线

7.三元锂电池耐温多少度

表1 9系三元锂电池热失控特征参数表**上述参数均以样品热电偶贴合处温度进行计算；**Tonset判断条件为dT/dt =0.02C/min；***TTR判断条件为dT/dt =60°C/min根据测试数据，9系三元锂电池自放热起始温度 Tonset 为86.78度，热失控起始温度 TTR 为202.76度，电池电压的骤降点与 TTR 温度基本一致。

8.三元锂电池怕热吗

电池到达 TTR之后具有极高的温升速率，2s内电池表面温度达到热失控最高温度1109℃，最大升温速率约为48900℃/min与9系锂电池相比，如图2所示，6系电池从 TTR到达 Tmax 需要70s，最大升温速率约为6500℃/min；8系电池需要5s，最大升温速率约为20600℃/min，说明随着镍含量的上升，电池热失控剧烈程度不断提高。

9.三元锂电池耐低温性能

图2 (a)6系三元温升速率-温度及(b)8系三元温升速率-温度曲线

10.三元锂电池高温会爆炸吗

图3 样品锂电池(a)热失控视频及(b)实验后腔体照片另外，从视频及图片中发现，9系锂电池在热失控瞬间发生了猛烈的火焰喷射现象，并且量热腔壁面残留大量电池材料喷射物，也说明该电池发生了剧烈的热失控结论本次实验利用BAC-420A大型电池绝热量热仪测量了9系三元锂电池的热失控特征参数。

相关实验数据有助于对该类电池进行改良，提升其安全性参考文献：[1]张萌启.三元锂电池过充热失控特性与探测方法研究[D].导师：杜建华.华侨大学,2020.