PDF《Technical Report》

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hitachi-hightech.com/hig/ 本社:上海市浦东新区张江高科技园区碧波路690号2号楼102室TEL:+86-21-5027-3533 东莞分公司:广东省东莞市长安镇长青南路306号金业大厦4楼TEL:+86-769-8584-5872 ?2017 Hitachi Instruments (Shanghai) Co., Ltd. Technical Report 锂电池的应用十分广泛,比如手机、笔记本、电动汽车等等,锂电池已成 为生活中不可或缺的产品.随着其在汽车以及电力储藏用等领域大型化的应用、 对其高性能和安全性的要求也越来越高. 锂离子电池具有极高的能量密度,这是因为电池中封装了更多活性材料, 且电极和隔膜已越来越薄、越来越轻.这些均需要电池组成材料之间的完美搭 配,若设计不足或滥用,就会出现热失控现象,导致冒烟、起火甚至爆炸等事 故. 本文使用DSC对电解液以及正极材料进行热特性的评价. 1M LiPF6 , EC: EMC =

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3 (v/v%) EC:碳酸乙烯酯 EMC:碳酸甲基乙基酯 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 DSC / mW 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 -5.0 -10.0 243.6℃ 254.2℃ 277.6℃ 288.3℃ 294.7℃ 182.7℃ Temp. / ℃ 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 DSC / mW 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 -5.0 -10.0 电解液 1M LiPF6 , EC: EMC =

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3 (v/v) 正极活性物质 LixMn2O4 , x=0 (充电状态) 电解:正极活性物质=2:1 (w/w) (1)电解液 (2)电解液 + 正极材料 这里显示了电解液的DSC结果. 样品中溶剂为高介电常数溶剂碳酸乙烯酯 (EC)和低粘度溶剂碳酸甲基乙基酯 (EMC),电解质为六氟磷酸锂( LiPF6 ). 在升温过程中,该电解液先熔融再分解,在244℃开始熔融,分解放热峰温度278℃,同时还可 以得到其分解放热量. 这里显示把电解液和正极材料混合后密封在容器中的 样品的DSC测定结果.正极材料是充电状态的锰酸锂 ( LixMn2O4 、x=0(充电状态)). 183℃附近有一放热反应,随后有一放热峰,放热峰 峰值约为290℃, 与上述的电解液相比、在低温测的(183℃)开始放 热,这是正极材料的热分解,释放氧气、使得电解液氧化 分解. 《 样品处理的气氛》 LIB的构成中包含很多反应性高的材料.实际产品被 封装在惰性气氛中、因此在DSC测定也必须将其密封在 惰性气体中进行.(为了避免大气中的水分、氧气、二氧 化碳等气氛对样品的影响、样品处理在手套箱中进行.) 《 容器 》 样品分解产生的气体、会污染 DSC传感器、可能会造成仪器功 能损坏,因此需选择密封形的容 器.另外测试时容器内部压力增 大,故需要选择高耐压值的SUS 密封容器. ) J. Yamaki, Netsu Sokutei,

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2003 隔膜 负极耳 正极板 封口板 正极耳 负极端子 正极 安全阀 锂离子电池的内部构造 从上述DSC测定中,可观察到热分解的起始温度、可 以评价LIB的热稳定性、起始温度越高热稳定性越高. 本资料显示的是完全充电状态的结果、也有充电越多 (Li脱离量越多)、热稳定性也会越降低的报告. Temp. / ℃ TA No.064 热分析?粘弹性测定 锂离子充电电池用电极材料的安全性评价 2012.02 样品处理和容器 电解液?正极材料的热特性的研究 负极板