大尺寸准固态锂离子电池的安全性评估

《Advanced Energy Materials》：Safety Assessment of Large-Format Quasi-Solid-State Lithium-Ion Batteries

准固态电池（QSSBs）具有高能量密度（300Wh/kg）和较低内阻优势，但其热失控及电气滥用下的安全性研究不足。加速率热重测试显示QSSBs峰值温升速率（114℃/s）低于常规LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电池，自热持续时间更长（1513min）。高预载充电时，充电速率与热失控强度正相关，伴随剧烈气体释放和火焰喷射，预载延迟热失控但加剧危害。气体分析表明QSSBs产气量（0.76L/Ah）及爆炸极限较常规液态锂离子电池更优，为高比能储能系统（如电动飞机、长续航电动汽车）安全改进提供依据。

　　

摘要

准固态电池（QSSBs）目前是一种具有良好发展前景的储能技术，与全固态电池相比，它们具有更高的可制造性和更低的内部电阻。然而，QSSBs在各种滥用条件下的安全性能，尤其是在燃烧和爆炸方面的性能，仍缺乏充分的评估。本文研究了能量密度为300 Wh kg^?1的32 Ah QSSBs在热和电滥用条件下的热失控（TR）行为。加速率量热仪测试表明，与传统的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂基锂离子电池（LIBs）相比，QSSBs的峰值温度上升速率较低（114 °C s^?1），自热持续时间更长（1513分钟）。在高预负荷条件下的快速充电测试中，TR强度随充电速率的增加而增强，同时伴随着剧烈的气体释放和火焰喷射。较高的预负荷会延迟TR的发生，但会加剧相关的危险性。气体分析显示，QSSBs产生的气体量较少（0.76 L Ah^?1），其爆炸极限也比大多数液态电解质LIBs更窄。本研究强调了QSSBs较温和的热行为和气体产生特性，为高比能量储能系统的发展提供了宝贵的见解，例如用于长距离电动汽车和飞机电源的储能系统。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。