Safety behavior of Li ion batteries in field applications
- Reference number
- SM10-0030
- Start and end dates
- 110401-130730
- Amount granted
- 583 433 SEK
- Administrative organization
- LUTAB
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Battery safety has been pointed out as the primary concern for the battery and the automotive industries. The lack of common, efficient safety test methods is severly delaying technology advancement and mass-introduction of Li-based batteries in hybrid and electric vehicles. Lithium ion batteries encompass a range of different cell chemistries, based on a variety of cathode and anode active materials, which exhibit very different behaviors. Hence safety in lithium ion batteries needs to be handled differently from traditional battery systems. Our aim with the proposed research project is to 1. Identify the principal safety triggers for the lithium ion battery systems currently on the market (LFP, LMO, NCA , NCM and other CoO2 containing chemistries) 2. Propose methods to avoid or mitigate these safety hazards based on cell chemistry 3. Investigate currently proposed test methods to determine their feasibility as diagnostic tools to predict potentially unsafe behavior in field situations 4. Propose modifications to existing test methods to improve the effectiveness of predicting unsafe behavior in field situation 5. Specifically develop controlled methods of initiating localized thermal run-away conditions in order to study propagation mechanisms and thermal management within the battery
Popular science description
Laddningsbara litiumbattierer har etablerat sig som det självklara valet av energikälla i många bärbara applikationer, t ex mobiltelefoner, digitalkameror och bärbara datorer. Den låga vikten och höga energitätheten medför att litiumjonbatterier är attraktiva även för fordonsindustrins satsning på elektrifierade fordon, hybrid- respektive elbilar. Fordonsdrift ställer helt andra krav på livslängd och elektrisk prestanda än konsumentelektronik vilket har lett till att man utvecklat nya typer av litiumjonceller, delvis med helt nya aktiva material, som tillåter snabbladdning och höga effektuttag. Litiumjonbatterier är alltså inte en homogen grupp utan består av flera olika cellkemier med olika egenskaper beroende på vilken materialkombination som valts. Hög energitäthet är en av litiumbatteriernas huvudsakliga styrkor men också orsaken till att riskerna med litiumbaserade kemier är större än för andra batterisystem när något går fel. Säkerheten är en central fråga och blir av allt viktigare allt eftersom batterierna blir större, både med avseende på spänning och energiinnehåll. Det finns ingen allmänt vedertagen säkerhetsstandard för hur litiumbatterier till fordon skall utvärderas och detta utgör ett stort hinder för den tekniska utvecklingen eftersom det skapar en osäkerhet på marknaden. De testmetoder som utvecklats och funnits användbara på traditionella,bly-, nickel-kadmium och nickelmetallhydridbatterier har visats sig vara bristfälliga för litiumjonbatterier och lyckas inte identifiera batterityper och -individer som löper förhöjd risk att utveckla säkerhetsproblem efter en tid tids använding i fält. Projektets syfte är att identifiera kritiska triggerpunkter för riskbeteende hos de på marknaden vanligt förekommande litiumjonkemierna samt söka modifiera eller utveckla nya testmetoder som är bättre på att förutsäga vilka batterityper som har förhöjd risk för att på så sätt bidra till utvecklingen av en gemensam industristandard för det här batterityperna.