Teilweise Prüfung der Sicherheit von Lithiumbatterien - Teil 2

Teilweise Prüfung der Sicherheit von Lithiumbatterien - Teil 2

Falltest

Nationale Norm GB31241GB/T18287 Anforderungen: voll aufgeladene Lithium-Ionen-Batterie quadratische Batterie sechs Seiten jeder Seite fiel einmal, fiel auf den Zementboden, insgesamt sechs Tropfen mit einer Höhe von 1 Meter; Die positiven und negativen Pole der kreisförmigen Batterie jeder fiel einmal und die Zylinderoberfläche fiel viermal auf die Oberseite des 1-Meter-Brett. Nach dem Ende des freien Falls, nach einer halben Stunde der Platzierung, testen Sie die Spannung und den Innenwiderstand, die Leerlaufspannung ist nicht weniger als 90% der ursprünglichen Spannung, kein Leck, kein Feuer und keine Explosion. Bei der Fallprüfung werden mögliche Stürze während des Transports oder bei der Verwendung durch den Kunden untersucht; unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit geht es darum, die Schweißdichtigkeit der Batterie zu ermitteln. Bei dieser Prüfmethode werden die Spannung, der Innenwiderstand und die Qualität vor dem Falltest erhöht; nach 6 Falltests werden die Spannung, der Innenwiderstand und die Qualität erneut gemessen, um festzustellen, ob die Batterie geeignet ist oder nicht: Wenn sich der Spannungswiderstand stark ändert, ist ein interner Kurzschluss wahrscheinlicher; wenn sich die Qualität stark ändert und ein Geruch austritt, läuft der Elektrolyt aus. Die nationale Norm GB31241GB/T18287 schreibt vor, dass die Flüssigkeit nicht auslaufen darf; die EUCAR schreibt vor, dass die Leckage weniger als 50 % beträgt, und das Sicherheitsniveau ist akzeptabel, solange es nicht in Flammen aufgeht. Wenn jedoch nach dem Falltest der Elektrolyt nur geringfügig ausgelaufen ist, befindet sich der Kurzschluss der Batterie aufgrund des PTC-Schutzes in kurzer Zeit in einem geschlossenen Zustand, die Batterie hat keine Spannung und es gibt keine anormale Veränderung des Innenwiderstands; der ausgelaufene Elektrolyt haftet an der Oberfläche der Batterie, und die Qualität ändert sich nicht anormal, was es schwierig machen kann, festzustellen, ob sie qualifiziert ist oder nicht. Wenn der Elektrolyt leicht ausläuft, für die gemeinsame Elektrolyt Lithiumhexafluorophosphat, In der Luft durch die Wirkung von Wasserdampf, und weiß fumisolated Wasserstoff sind schnell freigegeben. Die Reaktionen, die nach dem Kontakt mit Luft auftreten, sind:

Fluorwasserstoff-Weißrauch kann mit gewöhnlichen Metallen wie Drähten und Pads von PCB-Platten reagieren und Wasserstoff emittieren, um explosive Mischungen mit Luft zu bilden; Fluorwasserstoff reagiert mit der festen Siliziumverbindung (s) der PCB, um ein gasförmiges (g) Siliziumtetrafluorid zu bilden, das erzeugte

kann weiterhin mit überschüssigem HF interagieren, um eine Fluorkieselsäurelösung zu erzeugen, die eine binäre starke Säure ist, die weiterhin die Leiterplatte korrodiert; Aufgrund der leichten Leckreaktion, um HF zu erzeugen und dann die Drahtpads der Leiterplatte usw. zu korrodieren, wurde allmählich eine leitfähige Elektrolytsilikatlösung erzeugt. Der Elektrolyt läuft nur sehr wenig aus, der erzeugte Fluorwasserstoff kann sich schnell verflüchtigen, das korrosive Metall ist weniger, und die Elektrolytluft ist trocken, und die Batterie kann in der späteren Phase einen langsamen Selbstentladungszustand bilden. Die Leitfähigkeit der Elektrolytlösung in der Anfangsphase ist schwach, und die Korrosion der Elektrolytlösung, die mit der Reaktionszeit ausläuft, erhöht die Leitfähigkeit der Metallionen, und die Leitfähigkeit wird verstärkt, um ein Phänomen zu bilden, das dem externen Kurzschluss ähnelt, und die Batterie erhitzt sich schnell, und es besteht die Gefahr von Feuer und Explosion. Daher wird die Batterie während des Tests 12 Stunden lang an einem sicheren Ort aufbewahrt und dann erneut auf Anomalien hin untersucht; dann wird mit einer bestimmten C-Rate die Leistung wie die Kapazität getestet.

Thermischer Missbrauchstest

Laden Sie die Batterie vollständig auf und legen Sie sie dann in die Kammer, die sich gleichmäßig um 3 °C/Min. erwärmt, wobei die Temperatur auf 130 °C ansteigt und eine halbe Stunde lang anhält. Während der Anforderung, dass die Batterie nicht brennt und nicht explodiert. Wenn die Temperatur bei einem anormalen Batteriesystem ansteigt, schmilzt die thermoplastische Trennfolie, um Gefahren zu vermeiden (120 °C ~ 140 °C). Die Mikropore der Isolierfolie schließt sich und wird zu einem Isolator, um den Durchfluss des Elektrolyten zu verhindern und so den Zweck der Stromsperre zu erreichen. Bei hohen Temperaturen ist die interne Isolationsfolie der Batterie Wärme Schrumpfung zu groß, was zu einem Kurzschluss zwischen den internen positiven und negativen Elektrode Stücke, die Batterie ist unter der kontinuierlichen Wirkung der externen Wärmequelle Kammer, während die interne Batterie Kurzschluss aktuelle Wärme Q zwei Arten von Wärme zu fördern, die Batterie Isolationsfolie weiter zu schrumpfen verursacht mehr interne Kurzschluss, der Teufelskreis der Batterie interne Wärme zeigt einen exponentiellen Anstieg, weil die Kammer Isolierung für 30 Minuten Die Batterie kann nicht ableiten Wärme schnell ansammeln und führt schließlich zu Batterie thermischen Runaway. Unter den Bedingungen des thermischen Missbrauchs, nachdem die Batterie brennt und explodiert, ist die Batteriezelle beschädigt, und es ist schwierig, die Ursache der Explosion zu analysieren. Daher muss bei diesem Test die Oberflächentemperatur einer einzelnen Batterie gemessen werden, um die Temperaturveränderung der Batterie festzustellen. Zur gleichen Zeit, in der geschlossenen Wärme-Box, wenn es mehrere Batterien für die Prüfung zur gleichen Zeit, eine große Menge an Wärmeableitung nach einer Batterie brennt und explodiert, in den kleinen Raum der Kammer, eine kurze Zeit, um Wärme zu sammeln, kann sofort die Temperatur der Kammer, weit über 130 ° C, induzieren andere normale Batterien zu feuern und explodieren Reaktion. Um zu verhindern, experimentelle Verzerrung, ist die Batterie am besten in der Kammer ausgesetzt; Es ist besser, nur eine Batterie in der eingebauten Kammer für jedes Experiment zu platzieren.

Schlussfolgerung

Mit den Anforderungen der Nutzer an die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien wird die Sicherheitsleistung von Lithiumbatterien immer schwieriger. Zu diesem Zweck untersuchen die Unternehmen aktive Sicherheitsmaßnahmen wie neue Flammschutzmittel und neue Lösungsmittel sowie passive Sicherheitsmaßnahmen wie die lokale Schwächung der Hülle und neue Materialschalen. Die Wirksamkeit dieser neuen Maßnahmen und die Durchführung der entsprechenden Grenzwerttests helfen den Unternehmen, sicherere Produkte herzustellen. In Verbindung mit den nationalen Normen werden einige der Sicherheitsprüfmethoden erörtert, und die relevanten Prinzipien des Nadelstich-Hitze-Missbrauchstests werden hauptsächlich analysiert, die Versuchsbedingungen und Versuchsmethoden, die die Ergebnisse im tatsächlichen Test beeinflussen können, werden erörtert, und einige potenzielle Faktoren, die das Scheitern des Experiments verursachen, werden vorgeschlagen. Es kann eine Referenz für Produktionsunternehmen und Testeinheiten sein, um Produktfehlermodi zu analysieren und dann Unternehmen dabei zu helfen, Extremsituationen wie Batteriebrände und -explosionen zu verhindern, sicherere Produkte zu produzieren und die stabile Entwicklung von Lithiumbatterien und Derivatprodukten zu fördern.