華東理工大學(xué)欒偉玲教授團隊在Applied Energy（IF：11）發(fā)表題為《The snowball effect in electrochemical degradation and safety evolution of lithium-ion batteries during long-term cycling》的研究論文，該成果由華東理工大學(xué)先進電池系統(tǒng)與安全重點實驗室（CPCIF）、機械與動力工程學(xué)院等機構(gòu)聯(lián)合支持。

《Applied Energy》是由Elsevier出版的能源科學(xué)與工程領(lǐng)域國際知名期刊，在SCI和中科院分區(qū)中均屬1區(qū)TOP期刊，屬于能源領(lǐng)域頂尖學(xué)術(shù)期刊。提供有關(guān)能源轉(zhuǎn)換和節(jié)約、能源資源最佳利用、能源過程分析和優(yōu)化、多能源系統(tǒng)等領(lǐng)域的研究、創(chuàng)新、開發(fā)和示范的信息論壇。

本文系統(tǒng)研究了常溫循環(huán)（NTC）和高溫循環(huán)（HTC）條件下鋰離子電池長期循環(huán)中的電化學(xué)退化和安全演變規(guī)律。采用各種表征技術(shù)來闡明長期循環(huán)過程中鋰離子電池的退化機制，其中使用仰儀科技小型電池絕熱量熱儀BAC-90A對鋰電池在長期循環(huán)過程中的熱安全性演變進行了探索，最終建立退化機制與安全演變之間的關(guān)系。

本研究中BAC-90A的應(yīng)用

1.絕熱熱失控測試

本研究采用小型電池絕熱量熱儀BAC-90A對在不同退化路徑下老化至特定狀態(tài)的電池進行絕熱熱失控測試。獲取了自發(fā)熱起始溫度（Tonset）、內(nèi)部短路觸發(fā)溫度（TISC）、熱失控起始溫度（TTR）和熱失控最高溫度（Tmax）四個熱失控特征參數(shù)。結(jié)果表明高溫循環(huán)和常溫循環(huán)老化過程中的熱失控特性存在顯著差異。

① 高溫循環(huán)老化條件下電池的絕熱溫升持續(xù)時間縮短，Tonset升高，TTR降低，Tmax降低，TISC沒有顯著變化。

② 在常溫循環(huán)老化的線性和加速衰減階段，熱失控特性表現(xiàn)出不同趨勢。在線性衰減階段，絕熱溫升持續(xù)時間縮短，但在加速衰減階段沒有顯著變化。Tonset在線性衰減階段略有升高，但在加速衰減階段迅速降低。

部分研究成果展示

2.熱動力學(xué)分析

為進一步分析老化引起的電池熱安全性變化，該研究結(jié)合小型電池絕熱量熱儀BAC-90A的測試結(jié)果對電池絕熱溫升過程進行了動力學(xué)分析。結(jié)合dT/dt特性曲線，采用Arrhenius等方程計算，獲取了常溫循環(huán)和高溫循環(huán)條件下不同老化狀態(tài)電池的放熱反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。揭示了活化能Ea與電池SOH之間的關(guān)系。結(jié)果表明，對于高溫循環(huán)和常溫循環(huán)的線性老化階段，Ea值隨著SOH的降低而單調(diào)遞增。

部分研究成果展示

總結(jié)

本研究中提出的鋰離子電池在長期循環(huán)過程中的“滾雪球效應(yīng)”從化學(xué)、電、結(jié)構(gòu)和熱的角度揭示了鋰離子電池壽命退化與安全演變之間的關(guān)系。這些新發(fā)現(xiàn)為電池的全生命周期管理、剩余價值評估和二次利用提供了新的見解。