Test parziali sulla sicurezza delle batterie al litio - Parte 2

Test parziali sulla sicurezza delle batterie al litio - Parte 2

Test di caduta

Requisiti dello standard nazionale GB31241GB/T18287: la batteria agli ioni di litio completamente carica, di forma quadrata, è caduta una volta su ogni lato, per un totale di sei cadute ad un'altezza di 1 metro; i poli positivo e negativo della batteria circolare sono caduti una volta ciascuno e la superficie del cilindro è caduta quattro volte sulla sommità dell'asse di 1 metro. Al termine della caduta libera, dopo mezz'ora di posizionamento, si testano la tensione e la resistenza interna; la tensione a circuito aperto non è inferiore al 90% della tensione iniziale, non ci sono perdite, né incendi o esplosioni. Il test di caduta esamina le possibili cadute nell'ambiente di spedizione o nell'uso da parte del cliente; dal punto di vista della sicurezza, serve a rilevare le prestazioni di tenuta della saldatura della batteria. Utilizzando questo metodo di prova, si aumentano la tensione, la resistenza interna e la qualità prima delle cadute di prova; dopo 6 cadute, si misurano nuovamente la tensione, la resistenza interna e la qualità in base alla tensione, alla resistenza interna e alla qualità per determinare se è qualificata o meno: se la resistenza di tensione cambia notevolmente, è più probabile che si verifichi un cortocircuito interno; se la qualità cambia notevolmente e viene emesso un odore, l'elettrolita perde. Lo standard nazionale GB31241GB/T18287 prevede che il liquido non debba fuoriuscire; EUCAR stabilisce che la perdita sia inferiore al 50% e il livello di sicurezza è accettabile purché non esploda in fiamme. Tuttavia, dopo il test di caduta, se l'elettrolito è solo leggermente fuoriuscito, a causa della protezione della batteria PTC, il cortocircuito della batteria è in uno stato chiuso in un breve periodo di tempo, la batteria non ha tensione e non vi è alcun cambiamento anomalo nella resistenza interna; l'elettrolito fuoriuscito è attaccato alla superficie della batteria e la qualità non cambia in modo anomalo, il che può essere difficile determinare se è qualificato o meno. Quando l'elettrolita perde leggermente, per l'elettrolita comune esafluorofosfato di litio, nell'aria a causa dell'azione del vapore acqueo e dell'idrogeno fumisato bianco vengono rapidamente rilasciati. Le reazioni che si verificano dopo il contatto con l'aria sono:

Il fumo bianco del fluoruro di idrogeno può reagire con i metalli ordinari, come i fili e le piazzole delle schede PCB, ed emettere idrogeno per formare miscele esplosive con l'aria; il fluoruro di idrogeno reagisce con il composto solido di silicio (s) del PCB per formare un tetrafluoruro di silicio gassoso (g), il generato può continuare a interagire con l'HF in eccesso per generare una soluzione di acido fluorosilicico, che è un acido forte binario che continua a corrodere le schede dei circuiti

può continuare a interagire con l'HF in eccesso per generare una soluzione di acido fluorosilicico, che è un acido forte binario che continua a corrodere il circuito stampato; a causa della leggera reazione di perdita per generare HF e quindi corrodere le piazzole dei fili del circuito stampato, ecc, è stata gradualmente generata una soluzione elettrolitica conduttiva di silicato. L'elettrolito perde pochissimo, l'idrogeno fluoruro prodotto può volatilizzarsi rapidamente, il metallo corrosivo è minore e l'aria dell'elettrolito è secca, e la batteria può formare un lento stato di autoscarica nella fase successiva. Se la perdita di elettrolito supera una certa quantità, si verificherà una successiva reazione di accoppiamento che causerà un fenomeno di cortocircuito locale sulla scheda PCB esterna della batteria; questa reazione dura a lungo (12h). La conducibilità della soluzione elettrolitica nella fase iniziale è debole, e la corrosione della soluzione elettrolitica che fuoriesce con il tempo di reazione aumenta la conducibilità degli ioni metallici, e la conducibilità si rafforza per formare un fenomeno simile al cortocircuito esterno, e la batteria si riscalderà rapidamente, con il pericolo di incendio ed esplosione. Pertanto, durante il test, la batteria viene posta in un luogo sicuro per 12 ore e poi osservata nuovamente per verificare la presenza di eventuali anomalie.

Test di abuso termico

Caricare completamente la batteria, quindi collocarla nella camera, che si riscalda a una velocità di 3 °C/min in modo uniforme, e la temperatura sale a 130 °C per poi fermarsi per mezz'ora. Durante il requisito che la batteria non si incendi e non esploda. Quando la temperatura aumenta in presenza di anomalie nel sistema della batteria, per evitare pericoli, il film termoplastico di separazione si scioglie (120 °C ~ 140 °C) Il microporo del film di isolamento si chiude e diventa un isolante per impedire il passaggio dell'elettrolita, in modo da raggiungere lo scopo di bloccare la corrente. Ad alta temperatura, il film di isolamento interno della batteria si restringe troppo, provocando un cortocircuito tra gli elettrodi interni positivi e negativi, la batteria è sotto l'azione continua della fonte di calore esterna della camera, mentre la corrente di cortocircuito interna della batteria riscalda Q due tipi di calore per promuovere il film di isolamento della batteria che continua a restringersi causando un maggiore cortocircuito interno, il circolo vizioso del calore interno della batteria mostra un aumento esponenziale, perché l'isolamento della camera per 30 minuti La batteria non può dissipare il calore accumulando rapidamente calore e alla fine porta alla fuga termica della batteria. In condizioni di abuso termico, dopo l'incendio e l'esplosione della batteria, la cella della batteria è danneggiata ed è difficile analizzare la causa dell'esplosione. Pertanto, in questo test è necessario rilevare la temperatura superficiale di una singola batteria per individuare la variazione di temperatura della batteria. Allo stesso tempo, nel box termico chiuso, se ci sono più batterie da testare contemporaneamente, una grande quantità di calore dissipato dopo l'incendio e l'esplosione di una batteria, nel piccolo spazio della camera, in un breve periodo di tempo per raccogliere il calore, può aumentare istantaneamente la temperatura della camera, ben oltre i 130°C, inducendo altre batterie normali a incendiarsi ed esplodere per reazione. Per evitare distorsioni sperimentali, è preferibile sospendere la batteria nella camera; è meglio posizionare una sola batteria nella camera incorporata per ogni esperimento.

Conclusione

Con l'aumento delle esigenze degli utenti in termini di densità energetica delle batterie agli ioni di litio, le prestazioni di sicurezza delle batterie al litio si trovano ad affrontare sfide crescenti. A tal fine, le aziende studiano misure di sicurezza attiva, come nuovi ritardanti di fiamma e nuovi solventi, e misure di sicurezza passiva, come l'indebolimento locale dell'involucro e nuovi materiali di rivestimento. L'efficacia di queste nuove misure e l'esecuzione dei relativi test limite aiutano le aziende a produrre prodotti più sicuri. In combinazione con gli standard nazionali, vengono discussi alcuni metodi di test di sicurezza e vengono analizzati i principi rilevanti del test di abuso di calore con puntura d'ago, vengono discusse le condizioni sperimentali e i metodi sperimentali che possono influenzare i risultati del test reale e vengono proposti alcuni potenziali fattori che causano il fallimento dell'esperimento. Il documento può fornire un riferimento alle imprese di produzione e alle unità di test per analizzare le modalità di guasto dei prodotti, aiutando così le imprese a prevenire situazioni estreme come l'incendio e l'esplosione delle batterie, a produrre prodotti più sicuri e a promuovere lo sviluppo stabile delle batterie al litio e dei prodotti derivati.