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消防科学与技术 2024年第5期43卷 687-692页

作者：陈书文刘凯宋振轩吕娜伟姜欣金阳郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 郑州市消防救援支队河南郑州450046

为了研究磷酸铁锂电池爆阀后热失控的抑制效果,搭建了热失控特性检测试验平台。首先对电池热失控喷气进行阶段划分,然后对比分析了不同时机切断供电对磷酸铁锂电池热失控现象特性、温度和可燃气浓度特性的影响。结果表明:磷酸铁锂电池... 详细信息

为了研究磷酸铁锂电池爆阀后热失控的抑制效果,搭建了热失控特性检测试验平台。首先对电池热失控喷气进行阶段划分,然后对比分析了不同时机切断供电对磷酸铁锂电池热失控现象特性、温度和可燃气浓度特性的影响。结果表明:磷酸铁锂电池安全阀爆开后,存在2次喷气,时间间隔为10 s左右。当安全阀打开时,伴随少量气体的喷发,立即切断供电,内部反应随之停止,阀口并未出现第2次喷气。在第2次喷气后,电池进入完全热失控状态,若立即切断供电,电池表面温度长时间持续升高,最高温度为93℃。在第2次喷气2 min后再断电,电池表面温度持续升高至200℃,相较于第2次喷气时断电,最高温度差为107℃,H_2、CO的最大体积分数差为7.09×10~(-4)、3.28×10~(-4)。如果在安全阀开启瞬间不能立刻预警及干预,有效的预警应该在第1次喷气和第2次喷气之间动作,可以控制温度的上升和可燃气体的喷射,降低火灾爆炸风险。

关键词：锂电池储能安全热失控预警火灾防控热失控抑制

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Homogenous lithium plating/stripping regulation by a mass-producible Zn particles modified Li-metal composite anode

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Nano Research 2021年第11期14卷 3999-4005页

作者： ZiLi Zhang Yang Jin Yu Zhao Jing Xu Bin Sun Kai Liu Hongfei Lu nawei lv Zhimin Dang Hui Wu School of Electrical Engineering Zhengzhou UniversityZhengzhou450001China State key Laboratory of Power System Department of Electrical EngineeringTsinghua UniversityBeijing100084China State Key Lab of New Ceramics and Fine Processing School of Materials Science and EngineeringTsinghua UniversityBeijing100084China

A stable lithium-metal anode is critical for high performance lithium-metal batteries. However, heterogeneous Li plating/stripping may induce lithium dendrites formation on bare lithium-metal anode, which lowers the cell Coulombic efficiency and weakens battery safety. We found that bare Li metal surface becomes bumpy and cratered with numerous pits formation during Li stripping. These pits enhance electric field distortion and heterogeneous ion distribution during plating. Li plating preferentially happens on the edge of the pits, intensifying the voltage variation and Li dendrites growth, which leads to the cell rapid death or separator piercing. Herein, we propose a facile and mass-producible method to homogenize Li plating/stripping via adding lithiophilic particles into Li metal. Zinc particles were uniformly pressed in Li metal by a facile and scalable physical strategy of “rolling”, and transformed into LiZn alloy in situ through Li-Zn alloying at room temperature in a few minutes. The critical role of modified LiZn/Li composite anode in stabilizing electrode surface was revealed by both electrochemical test and simulation. Compared with bare Li anode, the evenly dispersed LiZn alloy particles in Li metal can effectively regulate the Li plating/stripping on electrode surface, reducing deepness of pits during stripping and directionally inducing Li plating to maintain electrode surface stability. On this basis, the pits depth of LiZn/Li composite during Li stripping is reduced to ∼ 15 μm, which is much shallower than that of bare Li metal of ∼ 40 μm. The LiZn/Li composite electrode can stably cycle for 600 h under Li plating/stripping capacity of 1 mAh·cm−2 and current density of 1 mA·cm−2 without any short circuit. Furthermore, assembled LiZn/Li||LiFePO4 full cell presents better cycling stability and rate performances than that of based on bare Li anode.

关键词： lithium metal batteries Li-Zn allloy Li-metal composite anode regulation of current distribution homogenization Li plating/stripping

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