NEC锂电池产品分类
高温浮充条件下NEC锂离子电池的热安全性演变：膨胀与老化的影响
发布时间：2026-02-27 14:28:54 点击： 次
摘要
锂离子电池（LIBs）运行期间的安全性，特别是在高温浮充（HTFC）条件下的安全性能，已引起广泛关注。既往研究主要集中于HTFC老化过程中的容量衰减与燃料费析出行为，而其对电池热安全性的影响机制仍缺乏深入认知。本研究通过整合电化学性能测试、形貌结构表征、燃料费分析及热分析等技术手段，系统探究了HTFC条件下锂离子电池热安全性的演化机理。本研究的一项新发现是确定了区分两种相反热稳定性模式的关键温度阈值（约135°C）。低于该阈值时，热稳定性随健康状态（SOH）降低而增强，这主要源于固体电解质界面相（SEI）的分解与再生；而高于该阈值时，由于隔膜老化与正极退化显著增加了内部短路与热失控（TR）风险，热稳定性随SOH降低而下降。此外，燃料费分析表明，高温燃料电池（HTFC）老化过程中产生的气体（主要为CO2以及轻质烃类）具有较低的易燃性，爆炸风险有限；相反，它们会加速电池容量衰减，对热安全的直接影响极小。总体而言，本研究填补了一个关键空白，证明了高温浮充（HTFC）条件下锂离子电池（LIBs）的膨胀行为不能一概归类为危险；相反，必须通过不同温度区间的评估来考察其热稳定性，这为复杂工况下LIBs的安全性评估提供了新视角。图文摘要
引言
浮充（Float charge）是指通过将电池维持在接近满电状态的恒定电压下进行长时间充电，以补偿其自放电现象的充电模式[11]。该充电方式常出现在高温环境中，例如笔记本电脑或手机工作时，电池工作环境温度可能频繁超过55°C[12,13]。然而高温条件下的持续浮充会导致锂离子电池出现显著的容量衰减与燃料费（Gas）析出问题[[14], [15], [16]]。值得注意的是，电池膨胀或老化通常预示着失效风险上升[17,18]。因此，理解电池在高温浮充（HTFC）条件下的安全性能演变规律，特别是膨胀工况下的演变特征，对保障长期使用可靠性与安全性至关重要。
大量研究致力于解析老化电池的安全演化机制。然而，不同的运行环境与充电策略会导致锂离子电池安全特性的显著差异。例如，低温循环与快速充电可能引发严重的锂金属析出[19]，进而导致热安全性急剧恶化[16,20,21]；轻微过充则可能引起电池膨胀，进一步损害其热稳定性[22]。然而，锂离子电池（LIBs）在高温工况下的热安全演变机制仍存在争议。Abada等[23]提出高温存储老化可能延缓自加热起始点，从而提升热稳定性；而Zhang等[24]则认为高温老化会引发锂沉积现象，导致热安全性显著降低。尽管已有大量研究针对不同工况下老化LIBs的安全性演变开展调查，但目前仍缺乏关于高温快速充电（HTFC）对LIB安全影响的系统性认知。
值得注意的是，锂离子电池在老化产气后的安全性一直是学术界与工业界争论的焦点。一方面，随着电池老化，各类副反应会产生大量可燃气体[25]，这些气体在特定条件下可能被引燃，对用户安全构成威胁[26]。此外，大量气体产生会提升电池内部压力，持续的压力积聚可能导致电池壳体破裂或泄漏，甚至引发爆炸或火灾[27]。此外，气体生成可能导致电池内部组件膨胀，进而破坏结构并影响性能与安全性[28]。因此，必须对HTFC条件下产生气体的成分与数量进行表征。气相色谱（GC）、质谱（MS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及压力传感器等技术已被用于分析气体释放的化学性质[[29], [30], [31], [32], [33]]。然而，在气体生成尤为显著的HTFC条件下，这些气体对锂离子电池安全性的具体影响仍不明确，需要进一步阐明。
为解决上述问题，本研究旨在系统阐明LiCoO2的安全性演变规律2在高温浮充（HTFC）条件下的软包电池。研究首先在高温环境下进行浮充老化实验，随后实施热失控测试，并开展涵盖电化学性能、形貌结构、燃料费析出及热分析的综合表征。本工作的突出创新点在于识别出一个关键温度阈值，该阈值能够区分HTFC老化过程中热稳定性呈现的相反变化规律。通过关联电化学、结构与热分析结果，本研究为理解HTFC条件下锂离子电池热安全性的调控机制提供了新见解，为更安全的电池设计、充电策略优化及安全管理改进提供了指导。综上所述，本工作填补了重要研究空白，并为评估复杂使用条件下锂离子电池的安全性建立了新视角。
标签:
上一页：NEC锂电池争论背后的实质：虚假生态主义与“敌人”建构
下一页：返回列表