韩国电工研究所下一代电池研究中心Yoon Cheol Ha博士(KERI,Sung ho Myung总裁)和能源部Yong Min Lee博士共同领导的一项关于长期循环NCA/石墨圆柱形储能锂离子电池健康状况和发热行为的统计和计算分析研究大邱庆博科学技术研究所(DGIST)的科学与工程发表在《电源杂志》上。科技大学(UST)电子功能材料工程系博士候选人Tai Jong Jung和DGIST博士候选人Hyobin Lee是本文的第一作者。
锂离子电池被用于代表第四次工业革命的各个工业部门和设备,包括智能手机、电动汽车(EV)、储能系统(ESS)等。然而,电动客车和电动客车电池的火灾事故已成为一个世界性问题,与ESS相关的大规模火灾事故也不断发生,这两个问题最近都受到了极大的关注。同样,随着锂离子电池使用量的增加,火灾和爆炸的风险也越来越大,因此专家们正在努力开发技术,以防止锂离子电池热管理失效导致的事故。
锂离子电池的热管理被认为是其安全使用的关键方法,因为当温度过高或过低时,电池会迅速退化。然而,当前的“热管理系统”通常是根据新电池的初始特性设计的,不能反映长期循环导致的性能下降。
研究团队同时分析了长期使用对循环寿命和发热行为的影响,并开发了一种预测潜在火灾风险的方法。通过科学方法,该研究发现,即使是没有制造缺陷、影响或其他滥用因素的正常电池,如果在没有系统热管理的情况下长期使用,也可能导致事故。
这项研究是在圆柱形电池(2.85Ah)上进行的,圆柱形电池是最常用的锂二次电池之一。研究团队分析了从1000多个不同C速率条件下的测试中获得的约170万个时间序列数据。他们在世界上第一次提供了C-速率对锂离子电池循环寿命和发热影响的统计分析,因为之前的研究仅提供了充电和放电容量随循环的变化。
研究团队进一步开发了一个用于数据可视化及其统计分析的Python程序,并分析了电池的长期性能。他们还通过与商业软件的连接为数值模拟奠定了基础。这种统计和计算分析预计将大大有助于提高电动汽车和ESS的安全性,其中数百或数千个电池组装在封闭的储能环境中。
KERI的Yoon Cheol Ha博士说, “人们可能从经验中知道,智能手机使用时间越长,温度越高。这项研究尤其有意义,因为我们采用了一种科学方法,通过进行统计和计算分析,找出这些长期循环锂离子电池产生更多热量的原因。我们将继续开展研究活动,开发用于各种类型电池的稳定运行,包括大容量袋式电池和棱形电池。“”
这项研究发表在五月份的《电源杂志》上。