科技日報訊 (記者崔爽)記者日前從鄭州大學(xué)獲悉，該校電氣工程學(xué)院副教授金陽帶領(lǐng)課題組研究發(fā)現(xiàn)，利用氫氣探測技術(shù)可以快速檢測鋰離子電池石墨負極表面微量鋰枝晶析出，當(dāng)電池儲能系統(tǒng)探測到氫氣產(chǎn)生時會立即切斷充電電源，避免火災(zāi)發(fā)生，實現(xiàn)對鋰離子電池?zé)崾Э氐脑缙诎踩A(yù)警。研究成果近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《焦耳》上。
鋰離子電池具有高能量密度等特點，已成為便攜式設(shè)備、電動汽車和大規(guī)模儲能領(lǐng)域最具競爭力的儲能技術(shù)之一，與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。然而，由于現(xiàn)有商業(yè)化鋰離子電池使用易燃有機溶劑作為電解液的主要成分，以及鋰離子電池固有的放熱特性，其在過充或快充的情況下會產(chǎn)生鋰枝晶，有可能刺穿隔膜，從而引發(fā)熱失控等安全事故。
研究人員通過搭建的原位光學(xué)和氣體探測試驗平臺發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池在過充早期會產(chǎn)生氫氣，氫氣來源于石墨負極表面析出的金屬鋰和負極中有機黏結(jié)劑的自發(fā)反應(yīng)，利用這一方法可以探測微量鋰枝晶的析出。為了進一步驗證該技術(shù)在實際應(yīng)用中的有效性，研究人員在實際儲能艙中開展了鋰離子電池單模組過充實驗，結(jié)果表明，氫氣相比于其他氣體能夠最早被探測到，且探測時間比出現(xiàn)濃煙早639秒，比模組起火早769秒�；诖�，研究人員開展了更大規(guī)模電池簇過充預(yù)警實驗，在探測到氫氣的同時切斷充電電源，沒有任何可見煙或明火產(chǎn)生，驗證了氫氣探測的安全預(yù)警效果。鑒于電動汽車火災(zāi)事故屢見不鮮，給人們的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重危險，急需尋求一種能夠快速有效檢測鋰枝晶的方法，實現(xiàn)對鋰離子電池?zé)崾Э氐脑缙诎踩A(yù)警。該研究成果有望應(yīng)用于電動汽車和規(guī)模化儲能電站，防范鋰離子電池火災(zāi)危險。 |
