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Nov 15, 2023

リチウム

リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高くサイクル寿命が長いため、ポータブル電子機器や電気自動車に広く使用されています。 ただし、エネルギー密度の増加により安全上のリスクが生じます

リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高くサイクル寿命が長いため、ポータブル電子機器や電気自動車に広く使用されています。 しかし、エネルギー密度の増加は、熱暴走、バッテリーの劣化、可燃性ガスの放出、さらには爆発につながる可能性のある温度の急速かつ制御不能な上昇などの安全上のリスクを引き起こします。

リチウムイオン電池の熱暴走反応は、比較的低温での固体電解質界面 (SEI) の分解から始まります。 これにより、バッテリー内の温度が上昇する連鎖反応が始まります。 温度が上昇し続けると、バッテリーのコンポーネントが分解し始め、電極間に短絡面が形成されます。 これにより、バッテリーが膨張し、可燃性ガスが放出され、火災や爆発が発生する可能性があります。

バッテリーの安全性を評価する 1 つの方法は、物理的ストレスや乱用に耐えるバッテリーの能力を評価する圧壊試験です。 これらのテストは、通常の使用または輸送中に発生する可能性のある機械的損傷をシミュレートします。 電池に外部負荷を加えることで、電極やセパレータの機械的特性の限界を解析できます。

バッテリーの安全性は業界標準とガイドラインによっても規定されています。 ただし、これらの規格ではテスト中のセル クランプが規定されていないことが多く、これによりバッテリーの動作にばらつきが生じる可能性があります。 電気自動車などの実際の用途では、単一セルが剛性モジュール内に配置されているため、圧縮が発生します。 バッテリーの安全性を確保するには、さまざまな圧縮における熱暴走の潜在的な違いを分析することが重要です。

研究により、セルクランプによりパウチセルの安全性テストの再現性が向上することが示されています。 研究では、過充電および貫通試験中の熱暴走に対するクランプの影響が調査されています。 ただし、さまざまなクランプ圧縮が熱暴走に及ぼす影響に関する研究は限られています。

この研究では、リチウムイオン電池の熱暴走に対するさまざまなクランプ圧縮の影響を調査するために、特別に設計されたテストチャンバーが使用されました。 結果は、さまざまなテスト パラメーターの下でクランプされたセルとクランプされていないセルを比較することによって得られました。 この研究は、クランプ圧縮などの外部影響が熱暴走時のバッテリーの動作にどの程度影響するかを理解することを目的としていました。

この研究の結果は、バッテリーの安全性に関する貴重な洞察を提供し、一貫性のある再現可能な実験を実施するための推奨事項を提供します。 熱暴走に対するクランプ圧縮の影響を理解することは、より安全なリチウムイオン電池技術の開発に貢献できます。