锰酸锂动力电池滥用条件下安全性能研究

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1、锰酸锂动力电池滥用条件下安全性能研究锰酸锂动力电池滥用条件下安全性能研究刘云建,吕军2(1.江苏大学材料科学与T程学院,江苏镇江212013;2.江苏奇能电池有限公司,江苏扬中212200)摘要:采用商品化的LiMn~O和石墨作为正负极材料制作锰酸锂动力电池(347080—16Ah),测试其热冲击,穿刺,短路和过充安全实验.研究发现,电池经过热冲击,穿刺和短路测试后,电池未发生爆炸起火现象.但是3C门0V过充后,电池发生爆炸,并放出大量黑烟,电池表面最高温度达到290oc.黑烟的主要成分是CO,CO,H,CHCH.,CH和炭黑

2、,爆炸后的粉末主要成分为C,MnO和Ll,CO..关键词:锰酸锂电池;安全-眭能:爆炸中图分类号:TM912.9文献标识码:A文章编号:1002—087X(2011)06—0652—04StudyonsafetyperformanceofLiMn2O4powerbatteriesunderdeviantuseLIUYun-jian,LVJun2《t.SchoolofMea1ScienceandEngineering,J~ngsuUniversity,ZhenjiangJiangsu212013.China;2.JiangsuG

3、energyCo.,Ltd.,Yangzhong]iangsu212200,China)Abstract:Thepowerbattery(347080—16Ah)wasmanufacturedwiththecommerciaILiMn4ascathodeandgraphiteasanode.Theheatconcussion,puncture,sh0rtcircuitandoverchargeperformanceofbatteriesweretested.TheLiMn204batteryshowsgoodsafetyper

4、formanceanddoesn.texplodeafterheatconcussion,puncture,andshOrtcircuittest.Butthebareryblastedafter3C/1OVoverchargeandreleasedblacksmoke.Themaximaltemperatureofbatterysurfacereached290oCafterblast.ThesmokewasmadeupOfCO2,CO,H2,CH4,C2H6,C2H4andcarbonpowers.Thecarbon,Mn

5、O,andLi2CO3wereobsemedintheexplodedpowders.Keywords:LiMn2O4battery;safetyperformance;blastLiMn20因为其热稳定性好,价格便宜,制备容易而受到人们的青睐,被认为是新一代锂离子动力电池的首选正极材料l】-2].但锂离子动力电池不同于手机电池等小型锂离子电池,锂离子动力电池容量大,活性物质含量多,在滥用条件下释放的热量大,极易发生爆炸,起火的现象,严重影响其使用领域和范围.锂离子动力电池在国内还处于刚刚起步的阶段,其安全性能尚未得到系统深人

6、地研究和评价.目前对锂离子电池爆炸机理研究,也大都只是停留在正极,负极和电解液在滥用条件下的热效应研究[3-5],很少有对锂离子动力电池的整体安全性能进行表征和研究.本章针对LiMn20动力电池的使用领域,以347080(16Ah)电池为研究对象,系统地研究了锰酸锂电池的在各种滥用条件下的安全性能.1实验1.1电池制作首先将LiMn20(湖南产),导电剂,PVDF在80℃真空收稿日期:2011一O1一O2基金项目:江苏大学高级人才启动基金(10JDG041)作者简介:刘云建(1981一),男,江苏省人,博士,讲师,主要研究方向

7、为能源材料及电化学.联系人:刘云建,E—mail:lyjian122331@yahoo.com.Cn)NO652烘烤6h,按照一定的比例进行搅拌,然后涂布在集流体铝薄上,经过120℃真空脱气烘干压膜,制成小片,负极采用上海杉杉科技有限公司的改性石墨.通过卷绕,装入钢壳,脉冲脱气24h,注液,电解液采用东莞杉杉的1mol/L的LiPF的EC,DMC和EMC(体积比1:l:1)溶液,搁置后预充,化成.1.2安全性能测试锂离子电池在使用过程中的T况比较复杂,可能会遇到很多滥用的情况,例如热冲击,短路,过充和碰撞挤压等情况.相关行业都

8、对锂离子电池的安全性能测试提供了标准[6-7].本研究根据安全测试标准,对锰酸锂电池进行热冲击,过充电,短路,穿刺等安全测试,具体测试方法及判断标准如下:(1)热冲击将电池以0.5C充满电,,然后再将电池放置于热箱中[9030(A),南京沃环科技实业有限公司],以(5+2)℃