Thermal stability of NMC442 cathode material studied by accelerating rate calorimetry
Om publikasjonen
Rapportnummer
20/02334
ISBN
978-82-464-3289-2
Format
PDF-dokument
Størrelse
2.7 MB
Litium-ion batterier har utviklet seg til å bli en av de mest populære batteriteknologiene i dagens
marked. Dette kommer hovedsakelig av høy energitetthet, lang levetid og høy spenning. Men
det har blitt rapportert flere branner knyttet til litium-ion batterier, noe som viser at
sikkerhetsegenskapene til denne teknologien kan være en utfordring. Ved vurdering av
sikkerheten til litium-ion batterier er termisk stabilitet en av flere viktige egenskaper som bør
evalueres. Forståelse av termisk stabilitet på materialnivå er essensielt for videre forbedring av
sikkerhetsegenskapene til litium-ion batterier.
Den termiske stabiliteten til katodematerialet LiNi0.40Mn0.37Co0.23O2 fra en Kokam 8 Ah litium-ion
posecelle med 1 M LiPF6 in EC/DMC (1:1) ble undersøkt med ARC (accelerating rate
calorimetry). Metoder for måling av termisk stabilitet er ikke standardiserte, og det er usikkert
hvordan endringer i ARC-testoppsatsen vil kunne påvirke resultatene. Fire ulike testoppsatser
ble derfor testet: én med prøven festet i lokket av kalorimeteret, to hvor det ble koblet på et
trykksystem (stort og lite volum) og én hvor prøven ble satt i en trone som var termisk isolert fra
kalorimeteret. For alle oppsatsene ble det observert to selvoppvarmingsfaser. Det ble observert
at selvoppvarmingsraten gjennom den første fasen påvirket ved hvilken temperatur ukontrollert
temperaturutvikling (oppvarmingsrate > 10°C min-1) startet i den andre fasen. En nedgang i
oppvarmingsrate ble observert mellom de to fasene, og det ble foreslått at endoterme prosesser
var årsaken til nedgangen. I den første fasen hadde oppsatsen ingen signifikant påvirkning på
testresultatet, men selvoppvarmingshastigheten ble påvirket av variasjon i prøveprepareringen.
Ved temperaturer over 240°C kunne man se at reaktiviteten var avhengig av trykket, som igjen
påvirkes av oppsatsen. Ved lavt trykk ble ikke ukontrollert temperaturutvikling oppnådd, mens
det for testene med høyere trykk oppsto en ukontrollert temperaturutvikling ved 250–260°C.
Resultatene viser at termisk stabilitet til det testede katodematerialet er trykkavhengig og at
oppsatsen kan påvirke resultatene. For en hel litium-ion celle (Kokam 8 Ah) var
starttemperaturen for selvoppvarming 92°C, og ukontrollert temperaturutvikling skjedde ved
210°C.
Om publikasjonen
Rapportnummer
20/02334
ISBN
978-82-464-3289-2
Format
PDF-dokument
Størrelse
2.7 MB