CC BY
72
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 7/2019
УДК. 621.35
М. А. Бураков,
студент 2-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова,
г. Новочеркасск, РФ Е - mail: maburakov@yandex.ru М.С. Липкин,
д. т. н., ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова, Е - mail: lipkin@yandex.ru А. В. Семенкова,
студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова
г. Новочеркасск, РФ Е - mail: semenkovaanastasiy@mail.ru А.Г. Писарева
студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова
г. Новочеркасск, РФ Е - mail: nyuta_golovina@mail.ru
ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА РАБОТУ ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА
Аннотация
Рассмотрены причины выхода из строя литий-ионных аккумуляторов на примере теплового разгона, приводящего к взрыву.
Ключевые слова:
литий-ионный аккумулятор, взрывоопасность, перезаряд литий-ионного аккумулятора.
Методы обеспечения безопасности аккумулятора включают внешние и внутренние защитные механизмы. Внешняя защита опирается на электронные устройства, такие как датчики температуры и клапаны давления, которые увеличивают собственный вес/объем батареи и ненадежны в условиях злоупотребления температурой/давлением. Схемы внутренней защиты ориентированы на искробезопасные материалы для компонентов системы.
Органический электролит литий-ионного аккумулятора по своей природе легко воспламеняется. Одним из наиболее катастрофических отказов системы является каскадный тепловой разгон, который считается основной причиной проблем с безопасностью батареи [1-3]. Как правило, тепловой разгон происходит, когда экзотермическая реакция выходит из-под контроля. Когда температура батареи поднимается выше ~ 80 °C, скорость экзотермической химической реакции внутри батареи увеличивается и дополнительно нагревает элемент, что приводит к циклу положительной обратной связи [4, 5]. Постоянный рост температуры может привести к пожару и взрыву, особенно для больших батарейных блоков. Следовательно, понимание причин и процессов теплового разгона может помочь при разработке функциональных материалов для повышения безопасности и надежности литий-ионного аккумулятора.
Процесс термического роста можно разделить на три этапа:
- на первом этапе начинается нагрев аккумулятора, вызванный перегревом электрохимической системы. Первоначальный перегрев может произойти в результате заряда батареи сверх проектной емкости (перезаряд), воздействия внешних высоких температур, внешних коротких замыканий из-за неисправной проводки или внутренних коротких замыканий из-за дефектов элементов. Среди них внутреннее короткое замыкание является основной причиной теплового разгона, и его относительно трудно контролировать. Внутреннее короткое замыкание может произойти в условиях разрушения электродов, таких как проникновение внешнего металлического мусора; образование дендрита лития при зарядке с высокой плотностью тока, в условиях перезарядки или при низких температурах, и дефект сепаратора во время
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 7/2019
сборки аккумулятора.
- на втором этапе происходит повышение температуры и переход электролита в газообразное состояние;
- на третьем этапе начинается сгорание. Электролиты ЛИА являются органическими, которые представляют собой практически универсальные комбинации циклических и линейных алкилкарбонатов. Они обладают высокой летучестью и легко воспламеняются [6].
Список использованной литературы:
1 Kai Liu, Yayuan Liu1, Dingchang Lin, Allen Pei, Yi Cui // Materials for lithium-ion battery safety // SCIENCE ADVANCES 2018;4: eaas9820
2 А. М. Румянцев, Е. Г. Волжинская, В. В. Жданов // Поведение малогабаритных литий-ионных аккумуляторов в условиях перезаряда // ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2007. Т. 7, № 2. С.73-77
3 Т. Л. Кулова, А. М. Скундин // Простой метод диагностики причин деградации электродов при циклировании литий-ионных аккумуляторов // ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2011. Т. 11, № 4. С.171-178
4 F. Larsson, P. Andersson, B.-E. Mellander, Lithium-ion battery aspects on fires in electrified vehicles on the basis of experimental abuse tests. Batteries 2, 9 (2016).
5 C.-C. Lin, H.-C. Wu, J.-P. Pan, C.-Y. Su, T.-H. Wang, H.-S. Sheu, N.-L. Wu, Investigation on suppressed thermal runaway of Li-ion battery by hyper-branched polymer coated on cathode. Electrochim. Acta 101, Р. 11-17 (2013).
6 А.Н. Кожевников, А.В. Гречинская, В.В. Жданов, А.В. Краснобрыжий // поведение литий-ионного аккумулятора емкостью 150 Ач в экстремальных условиях // ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2008. Т. 8, № 1. С. 46-50
© Бураков М.А., Липкин М.С., Семенкова А.В., Писарева А.Г., 2019
УДК 621.355
М. А. Бураков,
студент 2-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова,
г. Новочеркасск, РФ Е - mail: maburakov@yandex.ru М.С. Липкин,
д. т. н., ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова, Е - mail: lipkin@yandex.ru А. В. Семенкова,
студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова
г. Новочеркасск, РФ Е - mail: semenkovaanastasiy@mail.ru А.Г. Писарева
студентка 1-го курса магистратуры ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова
г. Новочеркасск, РФ Е - mail: nyuta_golovina@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗУЮЩЕГО АНОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРА
Аннотация
Исследование анодного материала без применения связующего позволяет определить
