DSC測試鋰離子電池正極片-電解液體系熱特性

鋰離子電池?zé)崾Э囟嗍加谡龢O材料與電解液之間的放熱副反應(yīng)，正極釋放氧并引發(fā)電解液燃燒、鏈?zhǔn)椒艧?，?dǎo)致電池冒煙、起火或爆炸。因此，直接測試正極片和電解液混合體系的熱行為，比單獨測試電極更能反映電池真實熱安全狀態(tài)。

差示掃描量熱法（DSC）靈敏度高、定量準(zhǔn)確，可準(zhǔn)確捕捉混合體系在升溫過程中的吸放熱變化，確定起始放熱溫度、峰值溫度、放熱焓等核心熱安全參數(shù)，是電池?zé)崾Э匮芯砍Ｓ玫臉?biāo)準(zhǔn)方法。本次實驗是采用差示掃描量熱儀對三元正極片與碳酸酯電解液混合體系進行測試，分析熱反應(yīng)規(guī)律，評估熱風(fēng)險，為電池安全設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐。

一、實驗的操作步驟

1、實驗原理

DSC在程序控溫下，測量樣品與參比坩堝之間的熱流差。正極-電解液混合體系受熱時，會發(fā)生SEI副反應(yīng)、電解液氧化、正極釋氧、電解液燃燒等一系列放熱反應(yīng)，在曲線上形成特征放熱峰，據(jù)此可定量評價熱穩(wěn)定性。

2、實驗材料與儀器

實驗樣品：三元鋰離子電池正極片、商用碳酸酯電解液。

測試儀器：DZ-DSC300差示掃描量熱儀

3、實驗參數(shù)設(shè)置

測試程序保護氣氛：氬氣，流量50mL/min；升溫區(qū)間：30℃到350℃；升溫速率：10℃/min；參比物：空密封坩堝。

4、測試圖譜

5、數(shù)據(jù)分析

熱反應(yīng)提前混合體系起始放熱溫度206.1℃，較純正極片降低約15℃，說明電解液顯著加劇正極熱反應(yīng)。放熱強度增大總放熱焓達261.5J/g，遠高于純正極，主要源于正極釋氧氧化電解液，產(chǎn)生劇烈鏈?zhǔn)椒艧?。反?yīng)區(qū)間集中主放熱峰位于200℃~230℃，是電池?zé)崾Э仃P(guān)鍵的危險溫區(qū)。

二、實驗結(jié)論

正極片-電解液混合體系在206.1℃開始劇烈放熱，207.3℃達到峰值，放熱焓約261.5J/g。電解液顯著降低正極熱穩(wěn)定溫度，增大放熱量，是引發(fā)電池?zé)崾Э氐闹匾T因。差示掃描量熱儀可準(zhǔn)確、定量表征正極-電解液體系熱特性，適用于電池材料研發(fā)、熱失控機理研究與熱安全評價，建議擴展至不同電壓、不同添加劑體系的對比測試。