Características de la termorunaway y análisis de la composición de gas de las baterías de iones de litio con diferentes materiales de cátodo LFP y NCM bajo atmósfera inerte
Autores: Shen, Hengjie; Wang, Hewu; Li, Minghai; Li, Cheng; Zhang, Yajun; Li, Yalun; Yang, Xinwei; Feng, Xuning; Ouyang, Minggao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Características de la termorunaway y análisis de la composición de gas de las baterías de iones de litio con diferentes materiales de cátodo LFP y NCM bajo atmósfera inerte
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Fuga térmica
Baterías de iones de litio
Producción de gas
Baterías NCM
Baterías LFP
Composición de gas TR de la batería
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Durante el descontrol térmico (TR), las baterías de iones de litio (LIBs) producen una gran cantidad de gas, lo cual puede causar desastres inimaginables en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía electroquímica cuando las baterías fallan y posteriormente se incendian o explotan. Por lo tanto, para analizar sistemáticamente las características post-descontrol térmico de las LIBs comúnmente utilizadas con materiales de cátodo (LFP) y (NCM) y maximizar la generación in situ de gas durante el descontrol térmico de la batería, diseñamos experimentos utilizando una cámara de explosión adiabática (AEC) bajo una atmósfera inerte para probar las LIBs. Además, realizamos un análisis in situ de los componentes gaseosos producidos durante el descontrol térmico. Nuestros hallazgos de investigación indican que después del descontrol térmico, las baterías NCM producen más gas que las baterías LFP. Según la producción de gas de la batería, el grado de daño causado por TR puede clasificarse de la siguiente manera: NCM90.5.0.5 > NCM811 > NCM622 > NCM523 > LFP. Los componentes gaseosos primarios durante el descontrol térmico tanto para las baterías NCM como para las LFP incluyen , y . El gas producido por las baterías LFP contiene una alta proporción de . La alta concentración de resulta en un límite de inflamabilidad más bajo (LFL) para el gas generado por las baterías LFP durante el TR en comparación con el gas mixto producido por las baterías NCM. Por lo tanto, en términos de la composición del gas de TR de la batería, el orden del nivel de peligro es LFP > NCM811 > NCM622 > NCM523 > NCM90.5.0.5. Aunque los resultados experimentales muestran que las baterías LFP tienen una estabilidad térmica superior y una menor producción de gas durante eventos de descontrol térmico de baterías a gran escala, considerando la composición de la generación de gas y los productos del descontrol térmico, el riesgo de descontrol térmico de las baterías LFP puede ser mayor que el de las baterías NCM. Aunque las baterías LFP se consideran muy seguras, nuestros resultados de investigación han vuelto a llamar la atención de los investigadores sobre las baterías LFP. Estos gases también pueden servir como señales de detección para advertencias de descontrol térmico de baterías, proporcionando una nota de precaución para el futuro desarrollo del almacenamiento de energía electroquímica y el sector de energía renovable.
Descripción
Durante el descontrol térmico (TR), las baterías de iones de litio (LIBs) producen una gran cantidad de gas, lo cual puede causar desastres inimaginables en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía electroquímica cuando las baterías fallan y posteriormente se incendian o explotan. Por lo tanto, para analizar sistemáticamente las características post-descontrol térmico de las LIBs comúnmente utilizadas con materiales de cátodo (LFP) y (NCM) y maximizar la generación in situ de gas durante el descontrol térmico de la batería, diseñamos experimentos utilizando una cámara de explosión adiabática (AEC) bajo una atmósfera inerte para probar las LIBs. Además, realizamos un análisis in situ de los componentes gaseosos producidos durante el descontrol térmico. Nuestros hallazgos de investigación indican que después del descontrol térmico, las baterías NCM producen más gas que las baterías LFP. Según la producción de gas de la batería, el grado de daño causado por TR puede clasificarse de la siguiente manera: NCM90.5.0.5 > NCM811 > NCM622 > NCM523 > LFP. Los componentes gaseosos primarios durante el descontrol térmico tanto para las baterías NCM como para las LFP incluyen , y . El gas producido por las baterías LFP contiene una alta proporción de . La alta concentración de resulta en un límite de inflamabilidad más bajo (LFL) para el gas generado por las baterías LFP durante el TR en comparación con el gas mixto producido por las baterías NCM. Por lo tanto, en términos de la composición del gas de TR de la batería, el orden del nivel de peligro es LFP > NCM811 > NCM622 > NCM523 > NCM90.5.0.5. Aunque los resultados experimentales muestran que las baterías LFP tienen una estabilidad térmica superior y una menor producción de gas durante eventos de descontrol térmico de baterías a gran escala, considerando la composición de la generación de gas y los productos del descontrol térmico, el riesgo de descontrol térmico de las baterías LFP puede ser mayor que el de las baterías NCM. Aunque las baterías LFP se consideran muy seguras, nuestros resultados de investigación han vuelto a llamar la atención de los investigadores sobre las baterías LFP. Estos gases también pueden servir como señales de detección para advertencias de descontrol térmico de baterías, proporcionando una nota de precaución para el futuro desarrollo del almacenamiento de energía electroquímica y el sector de energía renovable.