Test di penetrazione dei chiodi di celle e moduli della batteria

Test di penetrazione dei chiodi di celle e moduli della batteria

Come è noto, la sicurezza delle celle e dei pacchi batteria durante l'uso ha un impatto significativo sulla sicurezza degli utenti. Questo progetto studia principalmente l'impatto delle celle e dei pacchi batteria agli ioni di litio sugli utenti dopo essere stati perforati da oggetti estranei. La batteria agli ioni di litio è una batteria ricaricabile ad alta capacità sviluppata negli anni Novanta. Può immagazzinare più energia della batteria al nichel idrogeno. Ha una grande energia specifica, una lunga durata del ciclo, un basso tasso di autoscarica e nessun effetto memoria. Può soddisfare le esigenze dei veicoli passeggeri con elevati requisiti di volume, durata, potenza, ecc. È diventato un prodotto ideale per le future applicazioni dei veicoli elettrici puri.

Non solo nell'industria dei veicoli elettrici, i consumatori prediligono le batterie singole o a diverse decine e le batterie agli ioni di litio sono state ampiamente utilizzate in molti settori. Tuttavia, indipendentemente dal settore o dall'utente, i requisiti di sicurezza durante l'uso sono elevati, soprattutto per i sistemi di batterie di potenza che richiedono la combinazione di più celle singole in un pacco batterie. Se durante l'uso si verificano gravi interferenze da parte di oggetti esterni, il pacco batterie presenta un elevato grado di rischio per la sicurezza, con conseguenti danni a persone e cose. In questa situazione, è necessario studiare il grado di impatto delle interferenze esterne sull'uso delle singole celle e dei pacchi batteria, al fine di migliorare la sicurezza dell'uso dei pacchi batteria.

1.Test

Oggetto del test: pacco batteria 30P composto da celle cilindriche agli ioni di litio con capacità nominale di 2700 mAh e celle cilindriche agli ioni di litio con capacità nominale di 2700 mAh.

Attrezzatura di prova: cavo di rame, relè, sorgente di tensione costante e camera di prova a penetrazione di chiodi DGBELL (l'ago è di φ 5mm, con una profondità di penetrazione di almeno 2/3 della cella della batteria).

2.Test di penetrazione del chiodo a cella singola

Singola cella 100% SOC, test di penetrazione delle unghie condotto in stato di non scaricamento.

Che si tratti di penetrazione orizzontale o verticale. La temperatura massima delle celle dopo la penetrazione dei chiodi è di circa 100 ℃. Le celle della batteria non esplodono, non prendono fuoco ed emettono un leggero fumo. Da ciò si evince che nello stato di assenza di scarica (cioè di piena energia), la singola cella non rappresenta una minaccia per la vita umana e la proprietà dopo il test di penetrazione dei chiodi in diverse direzioni dall'esterno.

3 Test di penetrazione delle unghie del pacco batteria

I componenti del circuito sono: (1) pacco batteria: agli ioni di litio a cella singola 30P, 100% SOC, 8lAh, ACR=1,7mn; (2) cavo di rame: 10 mm, 18 m di diametro, con una resistenza totale di 14 m (per fare in modo che la corrente nel circuito si avvicini alla corrente del pacco batteria 1C); (3) relè; (4) fonte di tensione costante: interruttore a relè.

Simulare il test del pacco batteria sottoposto a interferenze esterne durante l'uso utilizzando la camera di prova di penetrazione dei chiodi DGBELL.

Sono previsti due tipi di esperimenti:

(1) Il circuito appartiene allo stato di percorso, cioè il pacco batteria viene forato durante la scarica per osservare lo stato finale del pacco batteria;

(2) Il circuito si trova in uno stato di circuito aperto, cioè senza scaricare, si agita il pacco batteria e si osserva lo stato finale del pacco batteria.

3.1 Test di penetrazione del chiodo nello stato di percorso del circuito

In base allo schema del circuito sopra riportato, combinare i vari componenti per formare un circuito e posizionare l'interruttore in un punto più sicuro. Posizionare quindi il pacco batteria sul letto dell'ago del dispositivo di agopuntura e fissare la protezione. Raccogliere la tensione totale del pacco batteria, la temperatura in 4 punti vicino alla posizione dell'ago e nel circuito e la corrente nel circuito.

Quando è pronto, spegnere l'interruttore del relè per creare un percorso per il circuito. Premere l'interruttore del dispositivo ad ago per inserire l'ago all'interno della cella della batteria e tenerlo premuto per 10 secondi. Rimuovere l'ago e osservare il pacco batteria. La cella della batteria perforata emette fumo. Dopo 1 minuto, il fumo diminuisce e l'ago penetra nuovamente all'interno della cella della batteria e lo mantiene per 10 secondi. Ripetere questo processo per 3 volte.

Durante il processo di agopuntura, il pacco batteria ha emesso solo una piccola quantità di fumo denso senza altre anomalie; fino alla fine della puntura, non si sono verificati fenomeni anomali come esplosioni o incendi nel pacco batteria.

L'esperimento dimostra che quando il pacco batteria è soggetto a interferenze esterne durante l'uso, finché mantiene una scarica continua e rilascia l'energia interna, può eliminare i rischi per la sicurezza ed evitare il verificarsi di pericoli.

3.2 Test di penetrazione del chiodo a circuito aperto

Gli esperimenti sono tutti uguali a quelli condotti con il pacco batteria agugliato nello stato di percorso del circuito 3.1, con l'unica differenza che l'interruttore del relè è sempre in stato aperto e il circuito non è un percorso, cioè il pacco batteria è agugliato in uno stato di non scarica.

Il risultato dell'agopuntura è stato che la temperatura più alta intorno alla cella di agopuntura ha raggiunto i 260 ℃, e cinque celle intorno ad essa sono esplose e hanno preso fuoco, causando lo scoppio dell'intero pacco batteria. Dai test sopra descritti si evince che forare il pacco batteria senza rilasciare energia rappresenta una seria minaccia per gli utenti.

4.Conclusioni

I risultati sperimentali di cui sopra indicano che anche se una singola cella viene perforata da oggetti esterni senza rilasciare energia, non si verificano fenomeni anomali come esplosioni o incendi e gli utenti possono utilizzarla con fiducia; il pacco batteria non subisce fenomeni anomali come esplosioni o incendi quando viene perforato da oggetti esterni mentre rilascia energia e non ci sono rischi per la sicurezza del pacco batteria; tuttavia, se il pacco batteria viene perforato da oggetti estranei senza rilasciare energia, prenderà fuoco ed esploderà, rappresentando una certa minaccia per gli utenti.

Le batterie agli ioni di litio sono state prodotte in grandi quantità sia a livello nazionale che internazionale e le loro prestazioni sono in costante miglioramento. Il campo di applicazione dei pacchi batteria si sta gradualmente espandendo. Ma la sicurezza dei pacchi batteria è sempre stata una delle principali preoccupazioni a livello internazionale. Attualmente, eliminare completamente i rischi per la sicurezza dei pacchi batteria agli ioni di litio è ancora una sfida, che richiede agli utenti di prestare attenzione al funzionamento e all'uso corretto per evitare incidenti di sicurezza.