以穿刺實驗探討鋰電池安全性之研究

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姓名

李育鑫(Yu-sin Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

以穿刺實驗探討鋰電池安全性之研究
(Study on the safety of lithium-ion battery using the nail test)

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摘要(中)

本研究為將鋰離子電池經由穿刺實驗後，短路電流經由穿刺用針流散時所產生的熱導致電池起火燃燒的現象，我們藉由針的內阻與電池電壓降與溫度變化，找出控制發熱高低的因子。
在研究中以SUS316以及S45C鐵為材質製作金屬針，以不同的速度進行穿刺實驗，發現在以S45C為基材所做的針，會使溫度上升的比較慢，加以量測針的電阻以後，也發現S45C的針比較低，因此可以知道，如果能夠掌握穿刺針的內阻，就可以減少穿刺針對於電池溫升的影響。
利用找出來的結果導引出尋找電池安全機制的方式，並藉由安全機制的探討，找出增加電池安全性的方式，可以找出以下三種方法增加電池的安全性：1.添加添加劑抑制氧氣的產生，。2.增加隔離膜的厚度或層數，吸收短路時所產生的熱量。3.使用耐燃電解液，提高電解液燃點。

摘要(英)

This research using lithium-ion battery to do nail test. After the metal needle nailed into battery. Battery inside have made a very large current inside, and when this current go through the metal needle. Needle’s inside resistance and short circuit current will make metal some heat. The heat will make lithium-ion battery’s temperature grow up. Finally, the battery will make smoke and cause fire.
During the research, we use S45C steel and SUS316 steel to made needle, and using different speed to do the test. We see the test result, we find the needle made by S45C cause battery’s temperature grow slowly than using needle by SUS316. As that we know, if we can control needle’s internal resistance lower, we can decrease the effects of needle.
Using the result, we find method to increase battery’s safety. We get three method to increase battery’s safety : 1. Add some additive to decrease oxygen’s growth. 2. Increase seperator’s thickness or length. 3. Increase electrolyte’s flash point.

關鍵字(中)

★ 穿刺測試
★ 安全性
★ 鋰離子電池
★ 強制短路

關鍵字(英)

★ short circuit
★ internal short
★ Lithium-ion battery
★ safety

論文目次

目錄
封面首頁I
中文摘要II
英文摘要III
誌謝IV
目錄VI
圖目錄IX
表目錄XII
第一章概說1
1.1 前言1
1.2 電池簡介4
1.3 衡量方式8
1.4 文獻回顧9
1.5 鋰電池安全機制介紹12
1.6 穿刺實驗的基礎研究14
1.7 研究目的17
1.8 本論文架構17
第二章實驗藥品與設備18
2.1 實驗藥品18
2.2 實驗使用設備19
2.3 實驗規劃26
2.3.1 電池製作26
2.3.2 漿料置配27
2.3.3 流變量測27
2.3.4 極板塗佈28
2.3.5 碾壓與裁切極板28
2.3.6 捲繞電池29
2.3.7 封口29
2.3.8 灌液封裝30
2.3.9 充放電30
2.3.10 選用 ThermoCouple30
2.4 烘箱加熱實驗31
2.5 強制短路實驗31
2.6 實驗目的32
第三章實驗結果與討論33
3.1 塗佈實驗33
3.2 電池外短路實驗34
3.3 HOT BOX 實驗36
3.4 內部埋缺陷電池實驗37
3.5 穿刺測試39
3.6 電池安全實驗討論49
3.6.1 電池加入添加劑後的穿刺實驗49
3.6.2 隔離膜尾端包覆變更後進行穿刺實驗52
3.6.3 耐燃電解液穿刺實驗60
第四章結論63
參考書目65

參考文獻

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指導教授

曾重仁(Chung-jen Tseng)

審核日期

2010-1-21

推文