由下一代電池研究中心的Yoon-CheolHa博士聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)的用于儲能應(yīng)用的長期循環(huán)NCA/石墨圓柱形鋰離子電池的健康狀態(tài)和發(fā)熱行為的統(tǒng)計和計算分析研究大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究院(DGIST)能源科學(xué)與工程系的韓國電工技術(shù)研究所(KERI，Sung-hoMyung社長)和YongMinLee博士發(fā)表在JournalofPowerSources上。Tai-JongJung，博士科技大學(xué)(UST)電功能材料工程系候選人和HyobinLee博士。DGIST的候選人作為該文章的第一作者做出了貢獻。

鋰離子電池用于智能手機、電動汽車(EV)、儲能系統(tǒng)(ESS)等代表第四次工業(yè)革命的各個工業(yè)部門和設(shè)備中。然而，乘用車和電動公交車電池的火災(zāi)事故已成為世界性的問題，而與ESS相關(guān)的大規(guī)?；馂?zāi)事故也發(fā)生了，這兩起事件都引起了人們的極大關(guān)注。同樣，隨著鋰離子電池使用的增加，火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險也在增加，因此專家們正在努力開發(fā)技術(shù)，以防止因鋰離子電池?zé)峁芾砉收隙鴮?dǎo)致的事故。

鋰離子電池的熱管理被認為是其安全使用的關(guān)鍵方法，因為當(dāng)溫度過高或過低時，電池會迅速降解。然而，目前的“熱管理系統(tǒng)”通常是根據(jù)新電池的初始特性設(shè)計的，并沒有反映長期循環(huán)造成的性能退化。

研究小組同時分析了長期使用對循環(huán)壽命和發(fā)熱行為的影響，并開發(fā)了一種預(yù)測潛在火災(zāi)風(fēng)險的方法。通過科學(xué)的方法，研究發(fā)現(xiàn)，即使是沒有制造缺陷、影響或其他濫用因素的正常電池，在沒有系統(tǒng)熱管理的情況下長時間使用也可能導(dǎo)致事故。

本研究中使用的2.85Ah18650圓形電池的X射線圖像和熱成像。圖片來源：韓國電工技術(shù)研究院

這項研究是針對最常用的鋰二次電池之一的圓柱形電池(2.85Ah)進行的。研究小組分析了從各種C率條件下的1,000多次測試中獲得的大約170萬個時間序列數(shù)據(jù)。他們在世界上首次提供了C率對鋰離子電池循環(huán)壽命和發(fā)熱影響的統(tǒng)計分析，因為之前的研究只是提供了充電和放電容量隨循環(huán)的變化。

研究團隊更進一步開發(fā)了用于數(shù)據(jù)可視化及其統(tǒng)計分析的Python程序，并分析了電池的長期性能。他們還通過與商業(yè)軟件的鏈接為數(shù)值模擬奠定了基礎(chǔ)。這種統(tǒng)計和計算分析有望大大有助于提高電動汽車和儲能系統(tǒng)的安全性，其中數(shù)百或數(shù)千個電池在封閉環(huán)境中組裝以進行儲能。

KERI的Yoon-CheolHa博士說：“人們可能從經(jīng)驗中知道，隨著使用時間的延長，智能手機會變得越來越熱。這項研究特別有意義，因為我們通過進行統(tǒng)計和計算分析來應(yīng)用科學(xué)方法來識別“由于長期循環(huán)的鋰離子電池產(chǎn)生更多熱量的原因。我們將繼續(xù)開展研究活動，開發(fā)各種電池穩(wěn)定運行的技術(shù)，包括大型軟包電池和方形電池。”

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