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#Novedades de la industria
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La importancia de las pruebas de seguridad de las baterías de iones de litio
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Con la amplia aplicación de las baterías de litio, el rendimiento de seguridad de las baterías de litio necesita cada vez más atención.
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Situación actual
Desde la producción masiva de baterías de litio, ha liderado rápidamente la tendencia en el campo de las baterías con su alta proporción de energía, larga vida de ciclo y alto voltaje de electrodos. Tiene una ventaja absoluta en los teléfonos móviles, ordenadores y otras industrias. Y se ha convertido en uno de los importantes temas de investigación de los actuales vehículos de nueva energía.
A fin de satisfacer la demanda del mercado de energía de alto almacenamiento, las empresas han aumentado la investigación y el desarrollo de energía específica de las baterías individuales. Aunque es posible aumentar el tiempo de espera del teléfono móvil, también hace que la densidad de energía volumétrica de una sola batería sea cada vez mayor. La seguridad de las baterías de litio es cada vez más importante. La principal limitación para la comercialización de las baterías de alta capacidad y de iones de litio es la seguridad.
Problema restringido
Sin embargo, en los últimos años, con la utilización a gran escala del mercado y el aumento de la capacidad de la propia batería, en condiciones de abuso (como calentamiento, sobrecarga, sobredescarga, cortocircuito, vibración, extrusión, etc.), las baterías de litio tienen graves problemas como el fuego y la explosión. Esto puede causar efectos fatales en las empresas debido a las explosiones o a la retirada de productos por motivos de seguridad. Varias empresas están invirtiendo en el desarrollo de nuevas tecnologías de prevención de la seguridad de las baterías de litio. Además, también simulan posibles problemas y desarrollan un método de detección más compatible.
Lanzamiento estándar
Con el fin de analizar y resolver tales problemas, la internacional propuso múltiples normas de seguridad, como IEC 62133, UL1642, IEEE 1625 y así sucesivamente. China también ha introducido el estándar recomendado GB/T 18287-2000. Al mismo tiempo, algunos estándares como: UN 38.3, GB 4943 proporcionan garantía para la seguridad de las baterías de litio en la aviación y el transporte de larga distancia y el uso de equipos. Este artículo hace algunas discusiones simples sobre los actuales métodos de detección parcial de la IEC 62133.
Equipo de prueba de baterías
Choque mecánico (peligro de colisión)
La razón
Los choques mecánicos se utilizan principalmente para simular un entorno en el que el producto se somete a un impacto durante su uso, manipulación o transporte. A fin de determinar la adaptabilidad del producto a las diversas fuerzas de impacto y evaluar la integridad de su estructura. El equipo de prueba de baterías de uso común es la cámara de pruebas de aplastamiento de baterías.
Requisitos de la prueba estándar
La norma IEC 62133 requiere que una celda o batería totalmente cargada sea fijada a la máquina de prueba por un método rígido. El método debe ser capaz de soportar todas las superficies sólidas de la batería o paquete de baterías. Una celda o paquete de baterías tiene que soportar el equivalente a tres choques. El impacto debe aplicarse en tres direcciones perpendiculares entre sí. Al menos una dirección debe ser perpendicular al plano horizontal.
La aceleración de impacto de una célula o batería debe ser tal que la aceleración media mínima sea de 75 g y la máxima de 125 g a 175 g en los primeros 3 ms. Las celdas o baterías deben ser probadas a una temperatura ambiente de 20 ± 5 °C. Después de la prueba, la muestra se dejó durante una hora antes de la inspección visual. Durante la prueba, la pila o paquete de pilas no se enciende, no explota y no tiene fugas.
Caída libre
La razón
La prueba de caída se utiliza principalmente para simular la caída libre que puede experimentar un producto durante su manipulación. Principalmente para examinar la capacidad del producto para resistir un impacto accidental. El 80% de los daños electrónicos se deben a la caída y a la colisión. El personal de I+D suele dedicar mucho tiempo y dinero, y realiza pruebas de calidad relacionadas con los productos. Las pruebas estructurales más comunes son las pruebas de caída e impacto. De hecho, los equipos de prueba de baterías más utilizados por la empresa incluyen el probador de caída de baterías y el probador de impacto pesado.
Requisitos de las pruebas estándar
La norma IEC 62133 requiere la caída libre a una temperatura ambiente de 20 °C ± 5 °C, y cada batería está completamente cargada. Cada batería o celda completamente cargada necesita caer 10M hasta el suelo de hormigón. Y repetir 3 veces. La batería o celda debe tener una fuerza de impacto en una dirección aleatoria cuando caiga. Después de la prueba, la batería o celda debe ser colocada durante 1 hora. Luego, compruébelo visualmente. La batería no tiene fuego o explosión. La prueba de caída examina la posible caída en el ambiente de transporte o el uso del cliente. Desde el punto de vista de la seguridad, es para probar el rendimiento de la soldadura de la batería.
Abuso térmico
La razón
El problema de seguridad de las baterías de iones de litio se debe principalmente a los incendios, explosiones y otros fenómenos causados por la fuga térmica. Las razones de la fuga térmica son las siguientes:
Condiciones externas
Condiciones intrínsecas
Mientras que la temperatura externa aumenta, la temperatura interna de la batería también aumenta. Mientras que la temperatura externa está aumentando, la temperatura interna de la batería también está aumentando. Después de subir a cierta temperatura, el diafragma se cerrará térmicamente. Por lo tanto, la función de protección de los polos positivo y negativo es segura. Sin embargo, si el separador no se cierra de manera eficaz, o el diafragma se funde y se rompe, o se produce otra reacción exotérmica en el interior de la pila que haga que la temperatura de la pila siga aumentando, puede causar problemas de seguridad. En general, el equipo de prueba de baterías que utiliza habitualmente la empresa es una cámara de pruebas de abuso térmico.
Requisitos de la prueba estándar
La norma IEC 62133 exige que cada célula esté completamente cargada y colocada en una cámara con gravedad o convección de aire circulante. La temperatura de la cámara se elevó a 130 °C ± 2 °C a una tasa de 5 ° C / min ± 2 ° C / min. La batería debe ser colocada en este ambiente durante 10 minutos (30 minutos para las células grandes). Durante la prueba, la batería no se enciende y no explota.
Cuando el sistema de baterías es anormal, la temperatura aumenta. Para prevenir el peligro, el aislamiento termoplástico se derrite (120℃ ~ 140℃). Además, los poros de la membrana se cierran y se convierten en aislantes. Esto impide que el electrolito pase a través de ellos, para lograr el propósito de cortar la corriente. De esta manera se logra el propósito de interrumpir la corriente.
Debido a la condición de alta temperatura, el separador interno de la batería se encogerá demasiado. Y esto causará un cortocircuito entre las hojas de electrodos positivos y negativos internos. La batería continúa actuando bajo la caja caliente de la fuente de calor externa, mientras que la batería interna genera una corriente de cortocircuito de calor Q. Los dos tipos de calor hacen que el separador de la batería continúe encogiéndose, causando más cortocircuitos internos, y el calor interno de la batería aumenta exponencialmente durante un ciclo vicioso. Debido a la temperatura constante de la cámara durante 10 minutos de 30 minutos, la batería no puede disipar el calor. Como resultado, el calor se acumula rápidamente. Eventualmente la batería está fuera de control.
Conclusión
A medida que aumentan los requisitos de densidad de energía de las baterías de iones de litio, el rendimiento de seguridad de las baterías de litio se enfrenta a retos cada vez mayores. Muchas empresas han estudiado muchas medidas de seguridad para mejorar la seguridad de las baterías. La realización de pruebas extremas ayuda a las empresas a detectar deficiencias en sus productos y a fabricar productos más seguros.
Por último, pero no menos importante, un excelente equipo de prueba de baterías jugará un buen papel catalizador para las empresas. Somos un fabricante de equipos de prueba de baterías y equipos de prueba ambiental con 13 años de experiencia en producción y diseño. Creemos que nuestros productos pueden ayudar a las empresas a prevenir incendios de baterías, explosiones y otras condiciones extremas, y a producir productos más seguros. También puede promover el desarrollo estable de las baterías de litio y sus derivados.