鋰電池的應(yīng)用十分廣泛，如手機(jī)、筆記本、電動(dòng)汽車(chē)等已成為生活中不可或缺的產(chǎn)品。隨著其在汽車(chē)以及電力儲(chǔ)藏等領(lǐng)域大型化的應(yīng)用、對(duì)其高性能和安全性要求也越來(lái)越高。

鋰離子電池具有極高的能量密度，這是因?yàn)殡姵刂蟹庋b了更多活性材料，且電極和隔膜越來(lái)越薄、越來(lái)越輕。這些均需要電池組成材料之間的完美搭配、若設(shè)計(jì)不足或者濫用，就會(huì)出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，導(dǎo)致冒煙、起火甚至爆炸等事故。

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因此對(duì)鋰電池的生產(chǎn)和使用過(guò)程中的安全性評(píng)價(jià)非常重要，下面就讓我們用日立DSC7000系列對(duì)鋰離子充電電池電解液以及正極材料進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。

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樣品處理和容器

■ 樣品處理的氣氛

LIB的構(gòu)成中包含很多反應(yīng)性高的材料。實(shí)際產(chǎn)品被封裝在惰性氣氛中，因此DSC測(cè)定也必須將其密封在惰性氣體中進(jìn)行。（為了避免大氣中的水分、氧氣、二氧化碳等氣氛對(duì)樣品的影響、樣品處理在手套箱中進(jìn)行。）

■ 容器

樣品分解產(chǎn)生的氣體、會(huì)污染DSC傳感器、可能造成儀器功能損壞，因此需選擇密封形的容器。另外測(cè)試時(shí)容器內(nèi)部壓力增大，故需要選擇高耐壓值的SUS密封容器。

電解液·正極材料的熱特性的研究

■ 電解液

電解液的DSC結(jié)果如上圖所示：

樣品中溶劑為高介電常數(shù)溶劑碳酸乙烯酯（EC）和低粘度溶劑碳酸甲基乙基酯（EMC），電解質(zhì)為六氟磷酸鋰（LiPF6）。

在升溫過(guò)程中，該電解液先熔融再分解，在244℃開(kāi)始熔融，分解放熱峰溫度278℃，同時(shí)還可以得到其分解放熱量。

■ 電解液+正極材料

這里顯示把電解液和正極材料混合密封在容器中的樣品的DSC測(cè)定結(jié)果。正極材料是充電狀態(tài)的錳酸鋰（LixMn2O4、X=0(充電狀態(tài))）。

183℃附近有一個(gè)放熱反應(yīng)，隨后有一個(gè)放熱峰，放熱峰峰值約為290℃，與上述的電解液相比、在低溫測(cè)得（183℃）開(kāi)始放熱，這是正極材料的熱分解，釋放氧氣、使得電解液氧化分解。

從上述DSC測(cè)定中，可觀察到熱分解的起始溫度、可以評(píng)價(jià)LIB的熱穩(wěn)定性、起始溫度越高熱穩(wěn)定性越高。本資料顯示的是完全充電狀態(tài)的結(jié)果、也有充電越多，Li脫離量越多、熱穩(wěn)定性也會(huì)越降低的報(bào)告。

綜上所述，通過(guò)差示掃描量熱儀DSC對(duì)電解液以及正極材料進(jìn)行熱特性的評(píng)價(jià)，我們可以了解電解液以及正極材料在程序升溫過(guò)程中的吸放熱現(xiàn)象，為鋰電池安全生產(chǎn)、加工和使用過(guò)程作參考。

關(guān)于日立TA7000系列熱分析儀詳情，請(qǐng)見(jiàn)：

日立 DSC7020/DSC7000X差示掃描熱量?jī)x

日立 STA7000Series 熱重-差熱同步分析儀

日立 TMA7000Series 熱機(jī)械分析儀

日立 DMA7100 動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀

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關(guān)于日立高新技術(shù)公司：

日立高新技術(shù)公司，于2013年1月，融合了X射線和熱分析等核心技術(shù)，成立了日立高新技術(shù)科學(xué)。以“光”“電子線”“X射線”“熱”分析為核心技術(shù)，精工電子將本公司的全部股份轉(zhuǎn)讓給了株式會(huì)社日立高新，因此公司變?yōu)槿樟⒏咝碌淖庸荆瑫r(shí)公司名稱變更為株式會(huì)社日立高新技術(shù)科學(xué)，擴(kuò)大了科學(xué)計(jì)測(cè)儀器領(lǐng)域的解決方案。日立高新技術(shù)集團(tuán)產(chǎn)品涵蓋半導(dǎo)體制造、生命科學(xué)、電子零配件、液晶制造及工業(yè)電子材料，產(chǎn)品線更豐富的日立高新技術(shù)集團(tuán)，將繼續(xù)引領(lǐng)科學(xué)領(lǐng)域的核心技術(shù)。

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