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Test di sicurezza della batteria elettrica EV

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Test di sicurezza della batteria elettrica EV

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Le prestazioni di sicurezza delle batterie hanno un impatto significativo sul funzionamento regolare e affidabile dei veicoli elettrici, pertanto è necessario eseguire test dettagliati sulle prestazioni di sicurezza delle batterie. L'ispezione delle prestazioni di sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici comprende test di sovraccarico e scarico, test di cortocircuito, test di alta temperatura, test di impatto con ago, test di prestazioni meccaniche, test di resistenza alla corrosione e altri elementi.

1 Test di sovraccarica e scarica

Per le batterie secondarie sigillate, la sovraccarica e la scarica possono causare un rapido accumulo di gas nel contenitore sigillato, con conseguente rapido aumento della pressione interna. Se la valvola di sicurezza non può essere aperta in tempo, può causare lo scoppio della batteria. In circostanze normali, la valvola di sicurezza si apre a una certa pressione per rilasciare il gas in eccesso. Dopo il rilascio del gas, la quantità di elettrolito diminuisce e, nei casi più gravi, l'elettrolito si prosciuga, le prestazioni della batteria si deteriorano e alla fine si guasta. Inoltre, durante il processo di rilascio del gas, viene trasportata una certa quantità di elettrolita e la maggior parte degli elettroliti sono acidi o basi concentrate, che hanno un effetto corrosivo sulle apparecchiature elettriche.

Pertanto, una batteria per veicoli elettrici ad alte prestazioni deve avere una buona resistenza al sovraccarico, essere meno incline a scoppiare e meno incline alle perdite in presenza di un certo grado di sovraccarico e scarica. Anche la forma della batteria è meno soggetta a cambiamenti.

Nella progettazione delle batterie, in genere si utilizza un elettrodo negativo in eccesso per evitare un eccessivo accumulo di gas all'interno della batteria. Per evitare l'inversione di polarità durante la scarica eccessiva, la protezione contro l'inversione di polarità viene generalmente implementata aggiungendo materiale per l'inversione di polarità all'elettrodo positivo.

Quando si effettuano i test di carica, è possibile selezionare le condizioni appropriate in base al tipo e al modello specifico di batteria. Prendendo come esempio le batterie MH-Ni, la selezione della corrente di sovraccarico può essere determinata in base alla potenza di uscita della sorgente di corrente costante.

Per alcune batterie di grande capacità (tipo D, tipo SC), la generica sorgente di corrente costante non può erogare una corrente di 1 C e, in situazioni di corrente elevata, è necessario prendere in considerazione sufficienti misure di protezione. Per le batterie di capacità relativamente piccola, si può scegliere un moltiplicatore di corrente più grande. In presenza di diversi sistemi di scarica, esistono differenze corrispondenti negli standard per giudicare la capacità di sovraccarico delle batterie. Nella pratica, si utilizzano i seguenti due sistemi di sovraccarico.

(1) Carica la batteria con una corrente costante di 0,1 C per 28 giorni. Durante il test, la batteria non deve esplodere o perdere e la sua capacità non deve essere inferiore alla capacità nominale quando viene scaricata a 0,2 C dopo la carica.

(2) Carica a corrente costante di 1 C per 5 ore e non devono verificarsi perdite durante i primi 75 minuti del test. In seguito sono ammesse perdite, ma non esplosioni. Dopo la carica, scaricare a 0,2 C e la capacità non deve essere inferiore alla capacità nominale.

Durante il processo di carica, il rilevamento delle perdite può essere verificato facendo gocciolare del liquido nel punto di tenuta. L'arrossamento della soluzione o la formazione di bolle sono considerate perdite.

Quando si esegue un test di sovrascarica su una batteria, questa deve essere prima completamente carica e poi devono essere selezionate le condizioni appropriate per la scarica. Esistono due condizioni di prova comunemente utilizzate.

(1) Collegare la batteria in serie con una resistenza standard (circa 10 Ω, scelta in base al modello di batteria) e scaricarla continuamente per 24 ore. La batteria non deve presentare esplosioni o perdite durante il processo di scarica e la sua capacità non deve essere inferiore al 90% della capacità nominale dopo la scarica eccessiva.

(2) Scaricare prima la batteria a 1 C fino a 0 V, poi scaricarla a 0,2 C fino a 0 V, quindi forzare la sovrascarica a 1 C per 6 ore. La batteria non deve esplodere, ma sono consentite perdite o deformazioni. Dopo il test, la batteria non può più essere utilizzata.

Per una batteria, in genere si utilizza un metodo per testare la sua capacità di resistere alle perdite.

2 Test di cortocircuito

In caso di cortocircuito, le batterie dei veicoli elettrici possono generare una grande corrente, che può aumentare istantaneamente la temperatura della batteria e persino far bollire l'elettrolito o fondere l'anello di tenuta. Pertanto, durante i test di cortocircuito, la batteria potrebbe subire spruzzi di alcali, perdite e altre situazioni. Di norma, è necessario adottare buone misure di protezione.

La condizione di prova comune è la carica completa della batteria e il cortocircuito dei due poli della batteria a temperatura ambiente per 1 ora. Le perdite sono consentite, ma la batteria non deve prendere fuoco o esplodere.

3 Test di resistenza alle alte temperature

In generale, è vietato mettere le batterie nel fuoco perché possono subire determinate modifiche e possono esplodere a temperature più elevate. Pertanto, è necessario testare le prestazioni di sicurezza delle batterie a temperature adeguate.

L'intervallo di temperatura di prova generale si divide in zona ad alta temperatura e zona a bassa temperatura. La zona ad alta temperatura viene sottoposta al fuoco per il test, mentre la zona a bassa temperatura è di 100-200 ℃. Le condizioni di prova comuni a bassa temperatura sono le seguenti.

(1) La batteria completamente carica (100 ℃) deve essere tenuta per 2 ore e non devono verificarsi esplosioni o perdite.

(2) La batteria completamente carica deve essere tenuta in una scatola a temperatura costante a 150 ℃ per 10 minuti e non deve verificarsi alcuna esplosione o perdita.

La resistenza interna e la tensione a circuito aperto della batteria subiranno alcune variazioni dopo aver superato il test nella zona a bassa temperatura, ma la batteria dovrebbe comunque poter continuare a essere utilizzata. Il test delle batterie in zone ad alta temperatura è distruttivo e la batteria testata non potrà più essere utilizzata. Dopo che la batteria è stata incendiata, la temperatura può raggiungere gli 800 ℃ e l'anello di tenuta e le altre plastiche all'interno della batteria si fondono e prendono fuoco. È consentita la precipitazione di gas, ma non devono verificarsi esplosioni.

4 Test di penetrazione delle unghie della batteria EV

Quando le batterie dei veicoli elettrici vengono colpite da oggetti appuntiti provenienti dall'esterno, il guscio può essere perforato. Se l'oggetto forato è conduttivo, può verificarsi un cortocircuito tra gli elettrodi positivi e negativi, con conseguente pericolo. Pertanto, per le batterie utilizzate in alcune occasioni speciali, è necessario condurre anche esperimenti di foratura e la batteria deve essere in uno stato di carica completa prima di eseguire i test. Le condizioni di prova sono le seguenti: il diametro dell'ago è φ Forare la batteria nella direzione del diametro con un diametro di 1,0 mm. Dopo la perforazione, la batteria non deve esplodere, ma sono consentite perdite e riscaldamento.

5 Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche comprendono test di resistenza alle collisioni, agli urti e alle vibrazioni. I metodi comunemente utilizzati per testare le proprietà meccaniche sono i test di collisione.

Test di collisione

In primo luogo, caricare la batteria e scaricarla a una corrente costante di 0,2 C dopo il test. Il metodo 1 richiede che la capacità di scarica dopo il test non sia inferiore alla capacità nominale; il metodo 2 richiede che non vi siano differenze significative nella perdita di capacità della batteria dopo il test e prima del test. Dopo il test, la batteria non si deforma e non perde. La batteria campione utilizzata per il test di collisione deve essere fissata sul tavolo d'impatto su metà dell'asse verticale e metà dell'asse parallelo per il test. Il test delle prestazioni meccaniche può essere effettuato anche attraverso semplici test di collisione, in cui la batteria può essere fatta cadere casualmente da un'altezza di 1 m in diverse direzioni su una tavola di quercia spessa 2 cm per quattro volte. Dopo l'esperimento, l'aspetto della batteria non deve presentare cambiamenti visivi o perdite. Inoltre, la tensione e la resistenza interna della batteria non devono cambiare.

6 Test di resistenza alla corrosione

I metodi di prova della corrosione comunemente utilizzati includono test elettrochimici, test in nebbia salina, ecc. L'esperimento è stato condotto in una camera a nebbia salina. Esponendo la batteria alla camera di prova, vi si spruzza la soluzione di prova nebulizzata e la nebbia fine si deposita uniformemente sulla superficie del campione sotto il suo stesso peso. La soluzione di prova è una soluzione al 5% di NaCl (percentuale di massa), con un contenuto solido totale non superiore al 20%/(μg/g), con un pH di 6,5-7,2. Durante l'esperimento, la temperatura all'interno del box di nebbia salina è rimasta costante a (35 ± 1) ℃. La batteria è stata tenuta nella camera a nebbia salina per 48 ore.

Dopo il test, non dovrebbero esserci differenze significative nella capacità della batteria. È ammessa una piccola quantità di ruggine sulla parte superiore (guarnizione) e inferiore della batteria, ma non ci devono essere perforazioni o vaiolature molto evidenti. La batteria non deve perdere o esplodere.