高倍率锂离子电池表现出卓越的安全性

随着交通电气化不可避免地继续增长，将在此类车辆中使用的电池类型、充电参数、基础设施和时间表是加速向电气化过渡的关键考虑因素。华威大学 WMG 的研究人员在《电池》杂志的封面上发表了题为“确定高速循环对磷酸铁锂圆柱电池的限制和影响”的论文，研究了高电流对电池老化的影响使用商用电池进行操作。他们使用两个测试来确定电池故障前的最大电流限制，并应用此最大电流直到电池故障。进行测试以确定循环参数可以超出制造商建议的程度。在测试期间，电流通量增加到 100 C 循环条件。充放电电流上限能力可能分别达到 1.38 和 4.4 倍，比制造商声称的要多。这种增加的电流用于 500 次充电-放电。然而，这些电流的应用导致容量在前 60 次循环中迅速下降以及电阻增加。此外，这种电流的应用导致电池温度升高，在充电和放电期间，在冷却电池的静止步骤期间自然对流。电池在最佳温度范围内运行，超出此范围的任何偏差都可能导致电池内部的组件和化学物质开始分解。他们还确定了“果冻卷”（卷绕电极和隔膜）的变形以及测试和老化形成的锂镀层。这些变形从电池中心沿轴向向电池外部发出，表明电池的核心是最热的。来自华威大学 WMG 的 Justin Holloway 图片来源：WMG，华威大学 来自华威大学 WMG 的首席工程师 Justin Holloway 评论道：保持制造商规定的电压限制。我们需要确保电池以尽可能最安全的方式运行，并具有适当的实际使用寿命，这就是制造商有这些限制的原因。“我们还将热疲劳确定为果冻卷变形的驱动机制。在每次充电和放电循环中，电池都会经历热应力，导致其组件变形。这些变形随着循环次数的增加而逐渐增加，而果冻卷则受到刚性外壳和中心销的机械约束。“如果对流冷却可以应用于电池的中心，电池是最热的，这些变形可以得到缓解和控制，从而使电池能够更长时间地保持容量和阻力标准。”研究人员要感谢所有参与这项工作的人，包括 WMG 的高价值制造弹射器和法拉第研究所。由 Mel Loveridge 博士领导的 WMG 电池取证小组热衷于与工业界和学术界合作，以促进对新材料、电池性能和退化模式的理解。