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Analisi del test di sicurezza e stabilità della batteria agli ioni di litio - Parte 2

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Analisi del test di sicurezza e stabilità della batteria agli ioni di litio - Parte 2

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1.3 Test di sovraccarico

Il sovraccarico della singola batteria deve essere fermato dopo 1 I1 (A) corrente di carica a corrente costante fino a quando la tensione raggiunge 15 volte la tensione di terminazione della carica specificata nelle condizioni tecniche dell'impresa o il tempo di carica raggiunge 1h. Osservare per 1h. Durante questo processo, la batteria non deve esplodere o prendere fuoco. Il sovraccarico della batteria del modulo è anche di smettere di caricare dopo 1 I1 (A) corrente corrente costante di carica fino a quando la tensione di qualsiasi singola batteria raggiunge 15 volte della tensione di terminazione della carica specificata nelle condizioni tecniche dell'impresa o il tempo di carica raggiunge 1h, e osservare per 1h. Durante questo processo, la batteria non deve esplodere o prendere fuoco.

Nella fase iniziale della prova di sovraccarico, lo strato metastabile del film di confine dell'elettrolita solido (SEI) formato sulla superficie dell'elettrodo negativo di carbonio prima reazione esotermica di decomposizione. Continuare a caricare, la tensione della batteria continua ad aumentare, e la temperatura della batteria continua ad aumentare. Oltre alla reazione tra gli elettrodi positivi e negativi e l'elettrolita descritto qui, l'alta tensione causerà anche la decomposizione dell'elettrolita. Pertanto, una grande quantità di gas sarà generata all'interno della batteria, e la batteria si gonfierà seriamente. Continuare la carica. Sotto l'azione dell'alta temperatura e dell'alta pressione, una grande quantità di gas viene spruzzata dall'interno della batteria per formare un fumo denso. Quando questo accade, il carbonato lineare nell'elettrolito sarà incendiato dall'alta temperatura dopo decine di secondi, causando un incendio o addirittura un'esplosione.

Un altro tipo di incendio della batteria può verificarsi durante la prova di cortocircuito del modulo in cui più batterie sono collegate in parallelo e poi collegate in serie. Quando la batteria è seriamente deformata a causa della produzione e del gonfiaggio del gas, le alette positive e negative all'esterno della batteria sono in contatto tra loro sotto l'azione del pezzo di collegamento, con conseguente corto circuito e incendio.

1.4 Prova di schiacciamento

Lo schiacciamento del monomero deve essere un mezzo cilindro con un raggio di 75 mm (la lunghezza del mezzo cilindro è maggiore della dimensione della batteria estrusa). La direzione di schiacciamento deve essere perpendicolare alla direzione della piastra della batteria. Premere la batteria alla velocità di (5 ± 1) mm/s per fermarsi dopo una delle seguenti condizioni: la tensione raggiunge 0V o la deformazione raggiunge il 30% o la forza di schiacciamento raggiunge 200kn, e osservare per 1h. In questo progetto, la batteria non deve esplodere o prendere fuoco. La piastra di schiacciamento usata per lo schiacciamento del modulo è simile allo schiacciamento singolo. La direzione di schiacciamento è la stessa della direzione in cui è più probabile che il modulo della batteria venga schiacciato nella disposizione dell'intero veicolo (se la direzione più probabile di schiacciamento non è disponibile, applicare la pressione perpendicolarmente alla direzione di disposizione della singola batteria). Quando la deformazione del modulo della batteria raggiunge il 30% a (5 ± 1) mm / s o la forza di schiacciamento raggiunge un certo valore, fermare Keep per 10min e osservare per 1h. Durante questo processo, il modulo della batteria non deve esplodere o prendere fuoco.

Ci sono due situazioni in cui lo schiacciamento fa perdere alla batteria il controllo del calore: la pressione di schiacciamento deforma la batteria e il diaframma interno è rotto. La reazione causata dal contatto delle piastre positive e negative della batteria è simile a quella della prova di agopuntura, con conseguente incendio ed esplosione della batteria; Il secondo caso è simile alla prova di cortocircuito. Dopo che la batteria è deformata, le alette positive e negative si mettono in contatto per formare il fenomeno di cortocircuito esterno della batteria, e infine si verificano fuoco ed esplosione.

2.Test di sicurezza in GB /T314673-2015

GB / T314673-2015 standard è rivolto ai requisiti di sicurezza e metodi di prova di batterie agli ioni di litio e sistemi per veicoli elettrici. Ci sono 16 elementi di test di sicurezza. Il test di sicurezza delle prestazioni elettriche (protezione da scarica eccessiva, protezione da carica eccessiva, protezione da cortocircuito e protezione da temperatura eccessiva) del pacco batterie di potenza e del sistema sono tutti test di protezione. Cioè, se il pacco batterie o il sistema ha azioni protettive come la disconnessione del relè e la fusione del fusibile durante il test, il test passa, e generalmente non ci sarà nessun runaway termico. Nel complesso, la proporzione di fuga termica del pacchetto o del sistema di batterie agli ioni di litio è piccola, che è principalmente concentrata nel processo di vibrazione e prova di schiacciamento.

2.1 Prova di vibrazione

Installare l'oggetto di prova sulla tavola vibrante. La prova di vibrazione viene effettuata in tre direzioni, partendo dall'asse z, poi dall'asse Y e infine dall'asse x. Per gli oggetti di prova installati in altre posizioni, il tempo di prova in ogni direzione è di 21 ore. Durante il test, monitorare lo stato della più piccola unità di monitoraggio all'interno dell'oggetto di prova, come la tensione e la temperatura. Dopo la prova di vibrazione, osservare per 2h che il pacco batteria sia privo di perdite, rottura del guscio, fuoco o esplosione. La resistenza di isolamento dopo il test non deve essere inferiore a 100 Ω/V.

Nel processo di vibrazione a lungo termine, il foglio isolante della batteria del modulo è facile cadere o usurarsi, e i contatti positivi e negativi del capocorda o i contatti con il guscio del pacco batteria per formare un corto circuito, con conseguente fuga termica della batteria, come mostrato nella figura 7. Allo stesso tempo, durante il processo di vibrazione, si trova anche che la parte di collegamento della batteria genera un forte stress, ed è facile essere strappato all'orecchio del polo con forte collegamento luminoso sotto lo stato statico.

Lo standard di vibrazione di GB / T314673-2015 è troppo severo rispetto ad altri standard, e molti pacchi batteria avranno un runaway termico durante il test di vibrazione. Nella modifica n. 1, lo standard di vibrazione è cambiato a 15 min di vibrazione sinusoidale del pacco batteria o del sistema, e la frequenza di vibrazione aumenta da 7Hz a 50Hz e poi ritorna a 7Hz. Questo ciclo deve essere ripetuto 12 volte in 3 ore nella direzione verticale della posizione di installazione del pacco batterie o del sistema specificata dal produttore. Eseguire 1 ciclo standard dopo la vibrazione. Dopo il test, osservare per 1h sotto la temperatura ambiente del test. Requisiti: il pacco batteria o il sistema deve essere collegato in modo affidabile e la struttura deve essere intatta. Il pacco batteria o il sistema deve essere privo di perdite, rottura del guscio, incendio o esplosione; La resistenza di isolamento dopo il test non deve essere inferiore a 100 Ω/V. Dopo l'implementazione dell'ordine di modifica, il runaway termico del pacco batteria si verifica raramente. Lo standard della prova di vibrazione del pacco batteria deve essere formulato secondo lo spettro stradale del veicolo elettrico che corre sulla strada generale. È inopportuno essere troppo severo o troppo lasco. Pertanto, è l'obiettivo attuale di formulare e implementare lo standard di vibrazione del pacco batteria con parametri corretti e passi perfetti il più presto possibile.

2.2 Test di schiacciamento del pacco batteria

Lo schiacciamento del pacco batteria adotta un mezzo cilindro con un raggio di 75mm. La lunghezza del mezzo cilindro è maggiore dell'altezza dell'oggetto della prova, ma non più di 1m. Fermare lo schiacciamento quando la forza di schiacciamento raggiunge 200kn o la deformazione di schiacciamento raggiunge il 30% della dimensione totale nella direzione di schiacciamento. Tenere per 10min e osservare per 1h. Il pacco batteria deve essere privo di accensione, esplosione e altri fenomeni.

Durante la prova di schiacciamento del pacco batteria, si trova che il pacco batteria che passa la prova di schiacciamento generalmente ferma la prova dopo che la forza di schiacciamento raggiunge 200kn. Se la resistenza del guscio del pacco batteria non è sufficiente e la deformazione del pacco batteria raggiunge il 30%, si verificherà generalmente un incendio. Perché dopo la deformazione del pacco batteria, la deformazione di alcune batterie all'interno del pacco batteria supererà anche l'80%. In questo caso, il monomero o il modulo all'interno del pacco batteria sarà termicamente fuori controllo.

Nell'emendamento n. 1, la forza di schiacciamento della testa di schiacciamento è cambiata da 200 kn a 100 kn, e gli altri standard rimangono invariati. Nel funzionamento effettivo dell'intero veicolo, la forza di schiacciamento dopo la collisione non è certa, e la deformazione della batteria può essere molto grande. Pertanto, molti veicoli elettrici prenderanno fuoco in caso di incidenti di collisione.

3.Conclusione

Una serie di reazioni si verificherà nella batteria agli ioni di litio a causa di ragioni individuali o in condizioni di uso improprio e abuso, con conseguente fuga termica e incendio ed esplosione della batteria. Parametri corretti e standard di test standardizzati sono mezzi importanti per verificare la sicurezza delle batterie. Questo documento introduce diversi test rappresentativi in cui le celle della batteria, i moduli, i pacchi batteria e i sistemi sono inclini alla fuga termica, e analizza le cause e il meccanismo della fuga termica. Attualmente, la batteria agli ioni di litio non è perfetta, e il problema della sicurezza è il problema principale per limitare la nuova industria energetica. Tuttavia, con la divulgazione e l'applicazione di materiali per batterie agli ioni di litio ad alta sicurezza, la maturità della tecnologia di gestione della batteria e il miglioramento degli standard di ispezione, le batterie agli ioni di litio avranno un grande ruolo in futuro.