传统锂电池中的气体释放通常是由高度电解阴极分解和SEI的形成和分解引起的,这对电池安全构成很大威胁,会导致电池膨胀、变形、热失控等安全隐患。 由于固态电池用固态电解质取代了传统的液体电解质,因此在消除传统锂电池的安全焦虑方面,人们对固态电池寄予厚望。
那么,固态锂电池真的不会担心内部气体产生和压力增加吗?
德国卡尔斯鲁厄理工学院的Timo Bartsch等人研究了基于-Li3PS4固体电解质和富镍层状氧化物阴极的典型全固态电池的产气行为。 研究表明,在45°C时,Li Li+为4在高于 5 V 的电位下检测到显着的氧气和二氧化碳产生。
中科院物理研究所聂开辉等通过实验和计算相结合的方法,系统研究了PEO基固态电池系统在高压下的产气行为,发现虽然PEO基聚合物电解质的电化学窗口仅为38V,但纯PEO电解液直到负载电压达到4在 5 V 时,气体产生分解的明显行为开始。
以上研究表明,固态电池还存在内部产气和内压的问题,因此对固态电池的产气行为和内部压力的研究同样重要。
电松弛解决方案
2023年,武汉电松弛新能源研发团队经过技术攻关,成功推出直流IPT原位气体内压测试仪,为锂电池测试提供了新的解决方案。 产品方案得到行业先进企业的认可,具有以下优势:
(1)直接穿刺,测量准确
路很简单,摒弃了“间接法”的测量方法,采用类似于手术穿刺的方法,直接对锂电池内部的气体和压力进行采样和测量。 通过锂电池穿刺取样的直接测量方法,可以快速获得真实准确的数据,从而大大提高了检测质量和效率。
这种直接测量方法的原理是,使用专门设计的密封穿刺装置在电池表面形成一个部分密封的小孔,然后将电池内部的气体输出到测量探头,用于直接测量电池内部的压力或用于进一步的气体成分分析。 这种测量方法不仅可以避免系统中漏气造成的误差,还可以对不同类型的锂电池(如软包电池、棱柱形电池、圆柱形电池等)进行快速采样。
(2)气体取样,包括在内
“间接方法”测量的另一个主要缺点是其兼容性。 由于这种方法只能针对特定类型的锂电池进行测量,这无疑增加了测试的成本和时间。
为了解决这个问题,我们开发了一种新的锂电池气体采样接口,该接口具有广泛的兼容性,可以同时测量不同类型的锂电池,包括软包电池、棱柱形电池和圆柱形电池。 这种创新接口的设计和开发基于我们对电池内部气压监测的深入了解和多年的专业知识。 通过这个新的气体采样接口,我们可以快速准确地获取各种类型锂电池的气体内部压力数据,以更好地评估其安全性能。 这种包容性的测量方法不仅提高了测试效率,还降低了测试成本和风险。
兼容性强:DC IPT创新性地引入“锂电池气体采样接口(GSP)”技术,类似于广泛使用的Type-C接口,实现了不同品牌和类型电池测试的兼容性和互换性。 DC IPT锂离子气体采样接口(GSP)打破了传统测量方法的局限性和缺点,可以同时测试软包电池、棱柱形电池和圆柱形电池,而无需针对不同类型的电池更换不同的测量设备或方法。
高效方便:用户无需在不同的测量设备之间切换或等待适配,提高了测试效率,减少了时间和人力成本。
数据准确性:采用先进的测量技术和算法分析,确保数据的准确性和可靠性。
高重复性:由于标准化的界面设计和测量过程,保证了测量结果的重复性和一致性,有利于结果的比较和分析。
(3)网络接口、云数据
数据也是生产力,高效的信息传输可以提高企业的检测效率,对每块电池的质量状态做出快速预测。 为了满足这一要求,DC IPT具有预置的网络接口,实现了与云端的数据连接和Internet接入,以及与其他测试设备或系统的数据交互和共享。 这使公司能够建立一个完整的电池测试和管理系统,从而对电池测试数据进行全面的管理和分析。 用户可以跨平台(PC、手机、PAD等)访问每个电池的气体内部压力测试数据,以掌握质量。
(4)多渠道定制,高通量测试
在电池测试中,通道数是衡量设备测试能力的重要指标之一。 单个设备中的通道数越高,可以承载的测试容量就越大,高通道带来的经济优势不言而喻。 标准版DC IPT设计有8个通道,可以大大提高测试效率,减少测试时间和成本。 还可以根据客户需求定制更多渠道,提高测试吞吐量,使设备能够适应各种测试场景和需求,具有更强的灵活性和可扩展性。 无论您是大型企业还是研究机构,您都可以根据自己的测试需求和规模选择合适的通道数量和配置。
此外,DC IPT的多通道设计具有优异的稳定性和可靠性。 每个通道都使用独立的测量电路,以确保测试的准确性和一致性。
引用
increasing poly(ethylene oxide) stability to 4.5v by surface coating of the cathode. doi: 10.1021/acsenergylett.9b02739 gas evolution in all-solid-state battery cells. doi: 10.1021/acsenergylett.8b01457