Hochtemperaturtest für Lithiumbatterien

Hochtemperaturtest für Lithiumbatterien

Schwere äußere Bedingungen wie Elektrizität, Maschinen und Hitze sind wichtige Faktoren, die Sicherheitsprobleme bei Lithium-Ionen-Batterien auslösen, während Sicherheitsprobleme wie Entzündung und Explosion bei Lithium-Ionen-Batterien im Allgemeinen auf thermisches Durchgehen zurückzuführen sind.

Beispielsweise können Überladung, interne Kurzschlüsse usw. zu einem thermischen Durchgehen führen und Sicherheitsprobleme verursachen. Wenn die Sicherheitsgrenze in der Batterie überschritten wird, kann es aufgrund von Faktoren wie schlechter thermischer Stabilität des Separators und der Möglichkeit einer intensiven Oxidationsreaktion zwischen dem Elektrolyten und der positiven Elektrode leicht zu einem thermischen Durchgehen der Batterie kommen.

Daher ist die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien in thermischen Umgebungen ein wichtiger Aspekt der Sicherheitsforschung für Lithium-Ionen-Batterien. In diesem Artikel wird eine neue Testmethode zur Bewertung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien bei der Verwendung unter Hochtemperaturbedingungen untersucht.

1. Testmethoden

Derzeit gibt es drei Haupttypen von Standards zur Bewertung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien: internationale Standards (z. B. IEC-Standards), nationale oder regionale Standards (z. B. JIS-, GB-, EN-Standards usw.) und Industriestandards (wie UL-, IEEE-, SJ-Standards usw.). Unter diesen bestehenden Normen umfassen die spezifizierten Prüfmethoden bei hohen Temperaturen hauptsächlich Hitzebeständigkeitstests, Temperaturwechseltests, Hochtemperatur-Platzierungstests usw

(1) Thermischer Missbrauchstest

Die in IEC62133:2002 spezifizierte Methode zur Prüfung auf Hitzemissbrauch besteht darin, eine vollständig geladene Batterie bei Raumtemperatur zu stabilisieren und sie in einen Inkubator mit natürlicher oder Umluftkonvektion zu legen. Der Inkubator heizt mit einer Geschwindigkeit von 5 ℃/min ± 2 ℃/min auf 130 ℃ ± 2 ℃ auf. Nachdem Sie diese Temperatur 10 Minuten lang aufrechterhalten haben, beenden Sie den Test und prüfen Sie, ob die Batterie brennt oder explodiert. Der Hitzemissbrauchstest von IEC62133 wurde von inländischen und ausländischen Standards wie JISC8712, YD1268 und UL1642 übernommen.

Der Hitzemissbrauchstest wird im Allgemeinen verwendet, um die Sicherheit von Batteriezellen zu beurteilen, wenn sie Hochtemperaturbedingungen ausgesetzt werden. Während des Tests befindet sich die Batterieprobe in einem vollständig geladenen Zustand und die Probe wird weder geladen noch entladen

(2) Temperaturwechseltest

Die in IEC62281:2004 spezifizierte Temperaturwechseltestmethode besteht darin, die Batteriezelle oder das Batteriepaket mindestens 6 Stunden lang einer Umgebung von 75 °C und dann mindestens 6 Stunden lang einer Umgebung von 40 °C auszusetzen. Die Übergangszeit zwischen verschiedenen Temperaturen beträgt maximal 30 Minuten und es werden insgesamt 10 Temperaturzyklen durchgeführt. Nach der Prüfung darf sich die Probe nicht entzünden oder explodieren und es darf kein Qualitäts- oder Spannungsverlust auftreten. Der Temperaturwechseltest von IEC62281 ist von UN38.3 abgeleitet und die Testmethode wird auch von in- und ausländischen Standards wie EN62281 übernommen.

Der Temperaturwechseltest wird im Allgemeinen verwendet, um die Sicherheit von Batteriezellen oder Batteriepaketen bei mehreren wechselnden Temperaturänderungen während des Transports zu simulieren. Während des Tests befand sich die Batterieprobe in einem vollständig geladenen Zustand und die Probe wurde während des Testvorgangs weder geladen noch entladen

(3) Spannungsabbautest bei hoher Temperatur

Das in IEC62133 spezifizierte Hochtemperatur-Spannungsabbautestverfahren für den Hochtemperatur-Spannungsabbau (die Fähigkeit geformter Gehäuse, hohen Temperaturen standzuhalten) besteht darin, den Akku 7 Stunden lang einer Umgebung mit einer Temperatur von 70 ℃ ± 2 ℃ auszusetzen. Nach dem Test darf das Gehäuse des Akkupacks keiner physischen Verformung unterliegen, die die internen Komponenten freilegt. Der Stressabbautest nach IEC62133 wurde von Normen wie EN62133 und JISC8712 übernommen.

Der Hochtemperatur-Stressabbautest wird im Allgemeinen verwendet, um die Fähigkeit des Akkupackgehäuses zu beurteilen, seine Integrität in der Hochtemperaturumgebung aufrechtzuerhalten. Während des Tests befindet sich der Musterakku im vollständig geladenen Zustand. Während des Tests wird die Probe weder geladen noch entladen. In Kombination mit den Hochtemperaturtests in in- und ausländischen Standards für Lithium-Ionen-Batterien zielt der Hitzemissbrauchstest auf die Fähigkeit der Batteriezelle ab, hohen Temperaturen standzuhalten.

Der Temperaturzyklus dient dazu, die Temperaturänderung während des Transports zu simulieren. Der Hochtemperatur-Spannungsentlastungstest wird nur verwendet, um die Fähigkeit der geformten Schale zu beurteilen, hohen Temperaturen standzuhalten. Bei diesen Tests befanden sich die Proben in einem vollständig geladenen Zustand und wurden während des Testvorgangs weder geladen noch entladen.

2.Hochtemperaturtest

Aus der obigen Analyse geht hervor, dass die bestehenden Hochtemperaturtests in der Norm die Hochtemperatur-Sicherheitsprobleme von in Automobilen verwendeten Lithium-Ionen-Batterien nicht berücksichtigen und dass Lithium-Ionen-Batterien den verursachten Temperaturanstieg nicht berücksichtigen durch Laden und Entladen während des Testvorgangs.

Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Nutzungsgewohnheiten der Benutzer (beim Laden und Platzieren im Auto), kombiniert mit der hohen Temperatur und Haltezeit im Auto, und unter Berücksichtigung des Temperaturanstiegs, der durch Lithium-Ionen-Batterien beim Laden und Entladen verursacht wird, entsteht ein neues Zur Bewertung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen verwendet werden, wird ein Sicherheitstestverfahren für Lithium-Ionen-Batterien vorgeschlagen.

Die spezifische Methode ist wie folgt: Legen Sie die vollständig geladene Akkuprobe in eine Hochtemperatur-Testbox, wobei die Temperatur auf T eingestellt ist. Nachdem sich die Oberflächentemperatur der Probe 7 Stunden lang stabilisiert hat, sollte die Probe eine der folgenden Anforderungen erfüllen

Unterbrechen Sie den Stromkreis ohne Feuer, Explosion oder Leckage

Setzen Sie während des Hochtemperaturtests einen Entlade-Ladezyklus gemäß der angegebenen Lade- und Entlademethode fort, ohne den Stromkreis zu unterbrechen. Die Probe darf nicht abgefeuert werden, nicht explodieren und darf nicht auslaufen.

Unter diesen ist der Temperaturwert T der vom Hersteller angegebene Maximalwert für die oberen Lade- und Entladetemperaturen des Akkupacks, die oberen Lade- und Entladetemperaturen der Batterie und 80 °C.

Beim oben erwähnten Hochtemperatur-Einsatztest sollte auf folgende Punkte geachtet werden:

① Da für den thermischen Ausgleich eine gewisse Zeit erforderlich ist, liegt der Ausgangspunkt für die 7-stündige Testzeit nicht bei Erreichen der Temperatur T in der Testkammer, sondern bei Erreichen der Temperatur der Probenoberfläche T;

② Wenn der Lade- und Entladezyklus des Lithium-Ionen-Akkus nicht innerhalb von 7 Stunden abgeschlossen ist, sollte die Testzeit bis zum Ende dieses Zyklus verlängert werden;

③ Aufgrund der beschleunigten Wärmeübertragung durch die Luftströmung in der Prüfkammer, die beim Laden und Entladen zum Verlust von Oberflächenwärme der Batterie führt, können Maßnahmen wie die Reduzierung der Windgeschwindigkeit erforderlich sein, um die Auswirkungen auf die Probe möglichst gering zu halten wie möglich;

④ Wenn der Schutzkreis der Probe während des Lade- und Entladevorgangs unterbrochen wird (anstatt sofort nach dem Temperaturgleichgewicht abzuschalten), muss nur die hohe Temperatur bis zum Ende des Tests (insgesamt 7 Stunden) aufrechterhalten werden. und die Batterie ist nicht gefährdet.