锂电池封装材料的损伤探测及其阻燃改性的应用研究

发布时间：2021-06-09 10:25

　　近年来,锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命等优点,被广泛应用在便携式产品、备用电源和电动汽车等领域。然而,在长期使用及储存过程中,锂离子电池将不可避免地受到挤压、穿刺、温度冲击、过充、短路等损伤,这会引起锂离子电池燃烧甚至爆炸。因此,为提升锂离子电池的安全性,本文围绕锂离子电池受到的典型机械损伤与热损伤,通过电容传感器和压电/热释电传感器的开发,实现了对锂离子电池多种损伤信号的实时监测与定位,进一步通过阻燃聚碳酸酯薄膜的开发来提升锂离子电池的阻燃性能,具体研究内容如下:（1）针对锂离子电池的准静态损伤,本文设计了基于聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）薄膜的可视化电容传感器,通过对PVDF-TrFE薄膜的性能优化和可视化电容传感器的响应能力优化,实现了对压痕、孔洞、划痕及电池鼓包等准静态损伤信号的实时监测与定位。在PVDF-TrFE薄膜的性能优化方面,通过刮涂法和真空干燥法,制备了表面平整度较高的PVDF-TrFE薄膜,然后通过原位极化技术,显著提升了薄膜的压电性能,在7 kV的极化电压下使其压电常数d₃₃值达到了27.7±0.7 pC/N。在可视化电... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂电池引发的安全事故

电子科技大学硕士学位论文14然后用自主研发的等离子体原位极化设备进行极化。表2-2实验所需主要仪器仪器规格厂家超纯水系统ACD-0501-U颐洋企业发展有限公司超声波清洗机PS-40A洁康超声波设备有限公司电子天平ATY124SHIMADZU电磁加热搅拌器08-02梅颖浦仪器仪表有限公司等离子体清洗机SmartPlasma10德国欧倍尔仪器数控涂膜机BEVS1818盛华实业有限公司真空干燥箱DZF-6020型上海博迅实业有限公司鼓风烘箱DHG-9036A上海精宏实验设备有限公司原位极化设备//磁控溅射系统JGP-560C沈阳科学仪器股份有限公司台阶仪ContourGT-K1VECCOX射线衍射仪D/Max2500VB2t/PCRigaku差示扫描量热仪DSC3Mettler-Toledo准静态压电测量仪YE2730AWXSHIAO2.2.2可视化电容传感器的设计可视化电容传感器由薄膜晶体管基板和PVDF-TrFE薄膜组成，其结构示意图如图2-1所示。图2-1可视化电容传感器的结构示意图软包电池PVDF-TrFE薄膜薄膜晶体管可视化电容传感器

第二章用于准静态损伤探测的可视化电容传感器的制备与性能研究15该传感器的设计思路是：将PVDF-TrFE薄膜视为一个平板电容器，薄膜受力时会发生形变，形变会导致平板电容器的间距d发生变化，从而导致其电容发生变化；然后通过电路对平板电容器进行恒压充电，将电容的变化转变为电流的变化，通过外电路采集这些电流的变化，将不同的电流大小映射到不同的灰度色阶，再结合薄膜晶体管的可视化输出能力，来达到将形变情况转化为图形信号的目的，最终可以准确显示出电池损伤的形貌和产生位置。2.2.3PVDF-TrFE薄膜的制备与极化制备传感器的前提是制备高质量的薄膜，制备PVDF-TrFE薄膜的流程分为配液、溶解、成膜、干燥、退火和极化，如图2-2所示。图2-2PVDF-TrFE薄膜制备流程图第一步，配液和溶解：将配液所需的玻璃仪器，锥形瓶、试管和量筒用去离子水清洗，然后超声清洗30min，称量7.05g的PVDF-TrFE粉末加入锥形瓶，量取50ml丁酮倒入锥形瓶，缓慢搅拌5h至溶解形成较粘稠溶液，将溶液抽真空以去除气泡。第二步，刮涂：准备一片玻璃基板，用胶带将其四边固定在光滑玻璃上，将溶解刮涂极化退火干燥配液

【参考文献】：
期刊论文
[1]超声技术在锂离子电池表征中的应用[J]. 邓哲,黄震宇,刘磊,黄云辉,沈越.  储能科学与技术. 2019(06)



本文编号：3220410