来自于实践中的问题总是最鲜活生动的。
七月初,有位参与热失控模拟培训的研究者,提出了一个疑问,锂电池在热失控测试时,铝箔和铜箔都出现了熔化现象,测试过程中,电池内部温度,确实超过了铝的熔点,但测量结果,却显示温度,仍未达到铜的熔点,铜为何会熔化呢?
可能的解释
这个现象或许可以如此说明:反应区内部温度分布很不均匀,因此测温元件未必能捕捉到最热点的温度值。不过kaiyun.ccm,某些局部的极端温度或许会突破铜的熔化界限。这种说法具备相当高的可信度。然而我们或许还可以换个角度思考:是否存在其他类型的反应在同时进行?
铝镍铜反应
在查找有关镍基电池异常反应的资料时,若以差示扫描量热仪和镍元素作为索引词,多数情况下能找到较多相关成果,然而有一篇文献却显得与众不同。
氧化铜的掺入提升了铝镍复合材料的能量释放能力,该材料被用于制造高能结构材料,这类材料属于军用含能物质,具有显著的优势

该文献指出,铝与镍可在高温环境中相互作用,最终生成特定类型的金属间化合物,例如,铝镍体系的反应起始温度大约为九百一十三开尔文,当然,具体发生反应的温度会受到颗粒大小、界面状况以及外部环境因素的影响,铝和镍之间金属间化合物生成过程的活化能数值为一百六十千焦每摩尔。Al-CuO铝热剂的反应过程包含两个步骤,分别是Al-CuO(I)和Al-CuO(II)两个时期,它们的起始能量是80 kJ/mol和260 kJ/mol。

铜箔在什么温度下会开始氧化?根据工业经验,铜的氧化反应在常温环境中就能进行,一旦温度超过290摄氏度,就会立刻生成氧化亚铜。因此,在铝熔化之前,热失控过程中产生的高温铜氧化物能够为铝和氧化亚铜之间的反应创造条件。
因此铜熔化的另一种解释是:铝镍能够相互作用,氧化铜和铝会进行铝热反应。
丰田观点
丰田核心科研机构在2017年的一项调研揭示kaiyun全站网页版登录,NCA电池内部会产生铝热效应导致温度骤升云开·全站体育app登录,并且详细列出了该过程的化学方程式。
小结
NCA电池内部会产生铝与热结合的现象,NCM电池在特定条件下或许会发生铝镍铜的化学变化。这两种反应都可能是锂电池出现异常发热的关键因素之一。
本文主要内容参考以下文献:
黄凯明等人,合金与化合物杂志,第835卷,2020年9月15日,通过添加氧化铜提升了铝镍合金的能量释放性能
高桥信夫等人,在ACS Applied Material & Interfaces2017年第9卷第1507至1515页上发表论文,探讨了全固态锂电池是否真的安全,通过使用包含性微电池的差示扫描量热法进行验证

