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Studio della modalità di fallimento del sistema di batterie agli ioni di litio di potenza (parte 1)

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Studio della modalità di fallimento del sistema di batterie agli ioni di litio di potenza (parte 1)

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Questo documento scompone lo studio della modalità di guasto del sistema di batterie agli ioni di litio di potenza è di grande importanza per migliorare la durata della batteria, la sicurezza e l'affidabilità dei veicoli elettrici e ridurre il costo di servizio dei veicoli elettrici. Varie modalità di guasto sono considerate nella progettazione del sistema della batteria agli ioni di litio di potere per migliorare la sicurezza della batteria agli ioni di litio di potere.

Il sistema della batteria agli ioni di litio di potenza è solitamente composto da cella, sistema di gestione della batteria e sistema del pacchetto, compresi i componenti funzionali, cablaggio, parti strutturali e altri componenti correlati. I modi di guasto del sistema della batteria agli ioni di litio di potere possono essere divisi in tre livelli differenti, vale a dire modo di guasto della cellula, modo di guasto del sistema di gestione della batteria e modo di guasto di integrazione del sistema del pacchetto.

Modalità di guasto della cella

Le modalità di guasto della cella possono essere divise in modalità di guasto di sicurezza e modalità di guasto non di sicurezza. I seguenti punti sono importanti per il guasto di sicurezza della cella:

1.Corto circuito tra gli elettrodi positivi e negativi all'interno della cella:

Il cortocircuito nella batteria è causato dall'interno della cella. Ci sono molte ragioni per il cortocircuito nella batteria, che può essere causato da difetti nel processo di lavorazione della cella o dalla deformazione della cella causata da vibrazioni a lungo termine e dalla forza esterna. Una volta che si verifica un grave cortocircuito interno, il controllo non può essere fermato, e l'assicurazione esterna non può essere utilizzata, fumo o combustione si verificherà certamente.

In caso di una tale situazione, tutto quello che possiamo fare è informare il personale a bordo per fuggire al primo momento. Per quanto riguarda il cortocircuito interno della batteria, finora, il produttore di batterie non ha alcun metodo per schermare il 100% delle celle che possono avere un cortocircuito interno quando lasciano la fabbrica, e può solo fare abbastanza test nella fase successiva per ridurre la probabilità di corto circuito interno.

2.Perdita delle celle:

Questa è una modalità di guasto molto pericolosa e poco frequente. Molti incidenti di incendio di veicoli elettrici sono causati da perdite della batteria. Le cause della perdita della batteria sono: danni da forze esterne; La struttura di tenuta è danneggiata a causa di collisioni e installazione non standard; Ragioni di produzione: scarse prestazioni di tenuta causate da difetti di saldatura e quantità insufficiente di colla di tenuta.

Dopo la perdita della batteria, l'isolamento di tutto il pacco batterie fallisce, e il fallimento dell'isolamento in un singolo punto non è un grosso problema. Se ci sono due o più guasti di isolamento, si verificherà un cortocircuito esterno. Dall'uso effettivo, rispetto alla cella con cassa in plastica, il monomero con cassa in metallo è più incline alla perdita di liquido, con conseguente guasto dell'isolamento.

3.Evoluzione del litio dell'elettrodo negativo della batteria:

L'uso improprio della batteria, il sovraccarico, la carica a bassa temperatura e la carica ad alta corrente porteranno all'evoluzione del litio dall'elettrodo negativo della batteria. Le batterie al litio ferro fosfato o ternarie elaborate dalla maggior parte dei produttori nazionali decomporranno il litio se caricate al di sotto di 0 ℃. Al di sopra di 0 ℃, possono essere caricate solo con una piccola corrente secondo le caratteristiche della cella. Dopo la precipitazione del litio dall'elettrodo negativo, il litio metallico non può essere ridotto, con conseguente attenuazione irreversibile della capacità della batteria. La precipitazione del litio raggiunge un certo grado di gravità, forma dendriti di litio, perfora il diaframma e produce un corto circuito interno. Pertanto, la batteria agli ioni di litio di potenza non dovrebbe essere caricata a bassa temperatura.

4.Gonfiaggio delle celle:

Ci sono molte ragioni per la flatulenza. La ragione più importante è che il gas si verifica a causa di reazioni collaterali all'interno della batteria. La reazione laterale più tipica è quella con l'acqua. La flatulenza può essere prevenuta controllando rigorosamente l'umidità durante la lavorazione delle celle. In caso di gonfiaggio della batteria, si verifica una perdita di liquido.

Il guasto non di sicurezza della cella influisce solo sulle prestazioni di servizio. I seguenti punti sono importanti:

1.Scarsa consistenza della capacità:

L'incoerenza delle batterie agli ioni di litio di potenza di solito si riferisce al fatto che la differenza di capacità residua e la differenza di tensione delle batterie in un gruppo di batterie sono troppo grandi, con conseguente deterioramento della resistenza della batteria. Ci sono molte ragioni per la scarsa consistenza tra le batterie, tra cui il processo di lavorazione e produzione della batteria, il tempo di stoccaggio della batteria, la differenza di temperatura durante la carica e la scarica del pacco batterie, la corrente di carica e scarica, ecc.

Attualmente, la soluzione chiave è quella di migliorare il livello di controllo della lavorazione della batteria e del processo di fabbricazione, garantire la coerenza delle batterie il più possibile dal livello di lavorazione, e utilizzare lo stesso lotto di batterie per la corrispondenza. Questo metodo ha un certo effetto, ma non può essere curato. Il problema della scarsa consistenza del pacco batterie si verificherà dopo che è usato per un periodo di tempo. Dopo l'incoerenza del pacco batterie, se non può essere risolto in tempo, il problema diventerà più grave e persino pericoloso.

2.Autoscarica eccessiva:

La reazione irreversibile causata da microcircuiti causati da impurità durante la produzione della batteria è la ragione più importante per la grande autoscarica delle singole batterie. Nella maggior parte dei produttori di batterie, la microscarica della batteria può essere ignorata. A causa della reazione chimica con le condizioni ambientali durante la carica a lungo termine, lo scarico e lo scaffale della batteria, la batteria ha un grande fenomeno di autoscarica, che riduce la potenza della batteria, la prestazione bassa e non può soddisfare la richiesta di uso.

3.Riduzione della capacità di scarico a bassa temperatura:

Con la diminuzione della temperatura, la prestazione a bassa temperatura dell'elettrolito è scarsa, la partecipazione alla reazione non è sufficiente, e la conducibilità dell'elettrolito diminuisce, con conseguente aumento della resistenza della batteria, la diminuzione della piattaforma di tensione e la diminuzione della capacità. Attualmente, la capacità di scarica delle batterie di vari produttori a - 20 ℃ è fondamentalmente il 70% ~ 75% della capacità nominale. A bassa temperatura, la capacità di scarica della batteria è ridotta e le prestazioni di scarica sono scarse, il che influisce sulle prestazioni di servizio e sulla gamma di guida dei veicoli elettrici.

4.Attenuazione della capacità della batteria:

L'attenuazione della capacità della batteria deriva principalmente dalla perdita di ioni di litio attivi e dalla perdita di materiale attivo dell'elettrodo. La regolarità della struttura a strati del materiale attivo positivo diminuisce, il film di passivazione si deposita sul materiale attivo negativo, il grado di grafitizzazione diminuisce e la porosità del diaframma diminuisce, con conseguente aumento dell'impedenza di trasferimento della carica della batteria. La capacità di de intercalazione diminuisce, con conseguente perdita di capacità.

L'attenuazione della capacità della batteria è un problema insospettabile delle batterie. Tuttavia, al momento, i produttori di batterie dovrebbero prima affrontare il precedente guasto di sicurezza e la consistenza della batteria, e poi considerare di estendere la durata del ciclo della batteria su questa base.

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