Научный журнал
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ.
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Главная » Архив » 2020 » Выпуск 2, июнь 2020 » ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА В ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. 2020; 2: 89-95

 

http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2020-2-89-95

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА В ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

Н.Н. Язвинская

Язвинская Наталья Николаевна – канд. техн. наук, доцент, кафедра «Информационные технологии в сервисе», Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государственного технического университета, г. Шахты, Россия. Е-mail: lionnat@mail.ru

 

 

Аннотация

Исследован тепловой разгон в коммерческих литий-ионных ячейках 18650-типа с использованием адиабатического ARC-калориметра. Экспериментально доказано, что с увеличением числа зарядно/разрядных циклов, для экзотермических реакций теплового разгона начальная температура значительно уменьшается, а выделяемая энергия увеличивается. Таким образом, с увеличением числа зарядно/разрядных циклов возрастает вероятность теплового разгона. Дополнительные ARC-эксперименты показали, что в графите анода в процессе циклирования ячеек накапливается водород. Доказано, что именно рекомбинация выделяющегося из графита анода атомарного водорода является той мощной экзотермической реакцией, которая увеличивает выделяемую энергию в начале теплового разгона и уменьшает температуру его начала.

 

Ключевые слова: тепловой разгон; литий-ионная ячейка; экзотермическая реакция; накопление водорода.

 

Полный текст: [in elibrary.ru]

 

Ссылки на литературу

  1. Blomgren G.E. The development and future of lithium ion batteries // J. Electrochem. Soc. 2017. Vol. 164. P. A5019 – A5025.
  2. Doughty D.H., Roth E.P.A general discussion of li ion battery safety // Electrochem. Soc. Interface. 2012. Vol. 21. P. 37 – 44.
  3. Somerville L., Bareno J., Trask S., Jennings P., McGordon A., Lyness C., Bloom I. The effect of charging rate on the graphite electrode of commercial lithium-ion cells: A post-mortem study // J. Power Sources. 2016. Vol. 335. P. 189 – 196.
  4. Friesen A., Horsthemke F., Monnighoff X., Brunklaus G., Krafft R., Borner M., Risthaus T., Winter M., Schappacher F.M. Impact of cycling at low temperatures on the safety behavior of 18650-type lithium ion cells: Combined study of mechanical and thermal abuse testing accompanied by post-mortem analysis // J. Power Sources. 2016. Vol. 334. P. 1 – 11.
  5. Li Z., Huang J., Liaw B.Y., Metzler V., Zhang J. A review of lithium deposition in lithium-ion and lithium metal secondary batteries // J. Power Sources. 2014. Vol. 254. P. 168 – 182.
  6. Winter M. The solid electrolyte interphase - the most important and the least understood solid electrolyte in rechargeable Li batteries // Z. Phys. Chem. 2009. Vol. 223. P. 1395 – 1406.
  7. Liu D., Pang J., Zhou J., Peng Y., Pecht M. Prognostics for state of health estimation of lithium-ion batteries based on combination Gaussian process functional regression // Microelectron. Reliab. 2013. Vol. 53. P. 832 – 839.
  8. Golubkov A.W., Scheikl S., Planteu R., Voitic G., Wiltsche H., Stangl C., Fauler G, Thaler A., Hackerb V. Thermal runaway of commercial 18650 Li-ion batteries with LFP and NCA cathodes – impact of state of charge and overcharge // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 57171 – 57186.
  9. Maleki H., Howard J.N. Role of the cathode and anode in heat generation of Li-ion cells as a function of state of charge // J. Power Sources. 2004. Vol. 137. P. 117 – 127.
  10. Gachot G., Grugeon S., Eshetu G.G., Mathiron D., Ribiere P., Armand M., Laruelle S. Thermal behaviour of the lithiated-graphite/electrolyte interface through GC/MS analysis // Electrochim. Acta. 2012. Vol. 83. P. 402 – 409.
  11. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. The mechanism of thermal runaway in alkaline batteries // J. of The Electrochemical Society. 2015. Vol. 162. No 4. P. A749 – A753.
  12. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Study of thermal runaway electrochemical reactions in alkaline batteries // Journal of the Electrochemical Society. 2015. Vol. 162. No 10. P. A2044 – A2050.
  13. Galushkin D.N., Yazvinskaya N.N., Galushkin N.E. Investigation of the process of thermal runaway in nickel-cadmium accumulators // J. of Power Sources. 2008. Vol. 177. No 2. P. 610 – 616.
  14. Blanksby S.J., Ellison G.B. Bond dissociation energies of organic molecules // Acc. Chem. Res. 2003. Vol. 36. P. 255 – 263.
  15. The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs, National Academies Press., Washington, 2004, 240 p.
  16. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2013. № 2. С. 75 - 78.
  17. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Causes analysis of thermal runaway in nickel-cadmium accumulators // J. of The Electrochemical Society. 2014. Vol. 161, No 9. P. A1360 – A1363.
  18. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Oxide-nickel electrodes as hydrogen storage units of high-capacity // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39. No 33. P. 18962 – 18965.
  19. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Ni-Cd batteries as hydrogen storage units of high-capacity // ECS Electrochemistry Letters. 2013. Vol. 2. No 1. P. A1 – A2.
  20. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Hydrogen amount estimation in electrodes of nickel-cadmium batteries depending on their operating life // Int. J. Electrochem. Sci. 2016. Vol. 11. P. 7843 – 7848.
  21. Broom D.P. Hydrogen Storage Materials. p.7, Springer, London, 2011.
  22. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Probability Investigation of Thermal Runaway in Nickel-Cadmium Batteries with Sintered, Pasted and Pressed Electrodes // Int. J. Electrochem. Sci. 2015, Vol. 10, P. 6645 – 6650.
  23. Yazvinskaya N.N., Galushkin N.E., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Probability investigation of thermal runaway in nickel-cadmium batteries with pocket electrodes // Int. J. Electrochem. Sci. 2016. Vol. 11. P. 5850 – 5854.
  24. Yazvinskaya N.N., Galushkin N.E., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Processes of hydrogen release relaxation at thermal decomposition of electrodes of nickel-cadmium batteries // Int. J. Electrochem. Sci. 2017. Vol. 12. P. 2791 – 2797.
  25. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. Mechanism of gases generation during lithium-ion batteries cycling // J. Electrochem. Soc. 2019, Vol. 166, P. A897 – A908.
  26. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Исследование причин теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. С. 208 - 211.
Яндекс.Метрика

© НовоЦНИТ ЮРГПУ(НПИ), 2024