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電池絕熱量熱儀應(yīng)用于復(fù)旦大學(xué)新型纖維聚合物鋰電池?zé)岚踩芯?/h1>
更新時(shí)間:2025-03-20  |  點(diǎn)擊率:252

電池絕熱量熱儀應(yīng)用于復(fù)旦大學(xué)新型纖維聚合物鋰電池?zé)岚踩芯?style=


本期預(yù)覽


本研究運(yùn)用仰儀科技的小型電池絕熱量熱儀BAC-90A,針對(duì)復(fù)旦大學(xué)王兵杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型纖維聚合物鋰離子電池開(kāi)展熱失控測(cè)試,深入剖析了該纖維電池的熱安全性。相關(guān)研究成果《Quasi - solid Fiber - shaped Lithium - ion Batteries with Fire Resistance》已發(fā)表于《Angewandte Chemie》期刊,為該電池在智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用夯實(shí)了理論基礎(chǔ)。


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前言


在科技飛速發(fā)展的推動(dòng)下,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和萬(wàn)物互聯(lián)技術(shù)日益普及,其中穿戴設(shè)備的興起促使柔性電池迎來(lái)了發(fā)展良機(jī)。目前行業(yè)內(nèi)廣泛生產(chǎn)和使用的塊狀鋰電池(軟包、方殼及圓柱型)難以滿足柔性設(shè)備的需求。纖維鋰離子電池因其柔性、可編織性及電化學(xué)儲(chǔ)能特性,成為ji具潛力的解決方案,有望實(shí)現(xiàn)通過(guò)衣物或配飾為穿戴設(shè)備持續(xù)供電,在眾多柔性材料應(yīng)用場(chǎng)景中具備替代傳統(tǒng)電池的潛力。

然而,纖維電池的實(shí)用化面臨諸多挑戰(zhàn)。復(fù)旦大學(xué)王兵杰團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得重大突破,成功解決了聚合物復(fù)合活性材料與纖維電極界面穩(wěn)定性難題,連續(xù)構(gòu)建出兼具良好安全性和綜合電化學(xué)性能的新型纖維聚合物鋰離子電池,其成果發(fā)表于《自然》主刊,成為儲(chǔ)能、可穿戴技術(shù)及柔性電子領(lǐng)域的新里程碑。

該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的纖維電池采用半固態(tài)或固態(tài)電解質(zhì),并運(yùn)用更安全的封裝方式,熱安全性較傳統(tǒng)商用電池有所提升。為進(jìn)一步驗(yàn)證其安全性,本研究運(yùn)用仰儀科技小型電池絕熱量熱儀BAC - 90A測(cè)定纖維電池的絕熱熱失控特征參數(shù),為其實(shí)際應(yīng)用提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)依據(jù)。


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圖1 纖維鋰電池概念圖與應(yīng)用示例




方案介紹



本次實(shí)驗(yàn)采用BAC-90A小型電池絕熱量熱儀的HWS模式測(cè)試?yán)w維鋰電池?zé)崾Э剡^(guò)程。該實(shí)驗(yàn)?zāi)J侥軌驕?zhǔn)確測(cè)量得到鋰電池自放熱起始溫度(T1)、熱失控起始溫度(T2)等關(guān)鍵電池?zé)岚踩珔?shù)。


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圖2 小型電池絕熱量熱儀BAC-90A


同時(shí),考慮到纖維鋰電池的特殊結(jié)構(gòu),實(shí)驗(yàn)采用特定裝樣方法以確保測(cè)試準(zhǔn)確性。如圖3所示,我們將電池卷成螺旋狀,并用鋁塑膜將其塑封固定,隨后在外部包裹保溫棉。此方法不僅能夠有效測(cè)量電池表面的溫度,還能保證電池樣品在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度均勻性,確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的絕熱效果。



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圖3 纖維鋰電池裝樣示意圖




測(cè)試結(jié)果



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圖4  1號(hào)電池(a)熱失控溫升和(b)溫升速率-溫度曲線


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圖5  2號(hào)電池(a)熱失控溫升和(b)溫升速率-溫度曲線


如圖4和圖5所示,1號(hào)電池和2號(hào)電池實(shí)驗(yàn)的自放熱起始溫度T1均在155℃附近,明顯高于常規(guī)動(dòng)力或儲(chǔ)能電池。在整個(gè)熱失控過(guò)程中,其升溫速率均遠(yuǎn)低于T2檢測(cè)閾值(60℃/min)。

另外,上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與電池的封裝質(zhì)量占比較高也有關(guān)。高封裝質(zhì)量有助于抑制電池內(nèi)部的副反應(yīng),減少熱量的產(chǎn)生和積聚,從而有效提升電池的熱穩(wěn)定性,降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

總體實(shí)驗(yàn)表明該纖維鋰電池和器件具有良好的熱穩(wěn)定性和較低的熱失控風(fēng)險(xiǎn),能夠安全地應(yīng)用于智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。



總結(jié)


這一研究成果為復(fù)旦大學(xué)王兵杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型纖維聚合物鋰離子電池在智能可穿戴設(shè)備、柔性電子等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論支持。未來(lái),隨著研究的不斷深入,仰儀科技將繼續(xù)以精益的產(chǎn)品、zhuo越的服務(wù),為鋰電池創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用保駕護(hù)航。



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