Prueba de alta temperatura para batería de litio

Prueba de alta temperatura para batería de litio

Las condiciones externas severas, como la electricidad, la maquinaria y el calor, son factores importantes que desencadenan problemas de seguridad en las baterías de iones de litio, mientras que los problemas de seguridad, como la ignición y la explosión en las baterías de iones de litio, generalmente se atribuyen a la fuga térmica.

Por ejemplo, la sobrecarga, los cortocircuitos internos, etc. pueden provocar una fuga térmica y causar problemas de seguridad. Cuando se excede el límite de seguridad en la batería, la fuga térmica de la batería puede ocurrir fácilmente debido a factores como la mala estabilidad térmica del separador y la posibilidad de una reacción de oxidación intensa entre el electrolito y el electrodo positivo.

Por lo tanto, la seguridad de las baterías de iones de litio en entornos térmicos es un aspecto importante de la investigación sobre la seguridad de las baterías de iones de litio. Este artículo explorará un nuevo método de prueba para evaluar la seguridad de las baterías de iones de litio cuando se usan en condiciones de alta temperatura.

1. Métodos de prueba

En la actualidad, existen tres tipos principales de normas para evaluar la seguridad de las baterías de iones de litio: normas internacionales (como las normas IEC), normas nacionales o regionales (como las normas JIS, GB, EN, etc.) y normas industriales. (como UL, IEEE, estándares SJ, etc.). Entre estos estándares existentes, los métodos de prueba especificados a altas temperaturas incluyen principalmente la prueba de abuso de calor, la prueba de ciclos de temperatura, la prueba de colocación a alta temperatura, etc.

(1) Prueba de abuso térmico

El método de prueba de abuso de calor especificado en IEC62133:2002 consiste en estabilizar una batería completamente cargada a temperatura ambiente y colocarla en una incubadora de convección de aire circulante o natural. La incubadora calienta hasta 130 ℃± 2 ℃ a una velocidad de 5 ℃/min ± 2 ℃/min. Después de mantener esta temperatura durante 10 minutos, detenga la prueba y verifique si la batería se está incendiando o explotando. La prueba de abuso de calor de IEC62133 ha sido adoptada por estándares nacionales y extranjeros como JISC8712, YD1268 y UL1642.

La prueba de abuso de calor generalmente se usa para evaluar la seguridad de las celdas de la batería cuando se colocan en condiciones de alta temperatura. Durante la prueba, la muestra de la batería está completamente cargada y la muestra no está cargada ni descargada

(2) Prueba de ciclos de temperatura

El método de prueba de ciclos de temperatura especificado en IEC62281:2004 consiste en colocar la celda de la batería o el paquete de baterías en un entorno de 75 °C durante al menos 6 horas y luego colocarlo en un entorno de 40 °C durante al menos 6 horas. El tiempo de transición entre diferentes temperaturas no supera los 30 minutos, y se realizan un total de 10 ciclos de temperatura. Después de la prueba, la muestra no se encenderá ni explotará, y no habrá pérdida de calidad o voltaje. La prueba de ciclo de temperatura de IEC62281 se deriva de UN38.3, y el método de prueba también es adoptado por estándares nacionales y extranjeros como EN62281.

La prueba de ciclos de temperatura generalmente se usa para simular la seguridad de las celdas de la batería o los paquetes de baterías bajo múltiples cambios de temperatura alternos durante el transporte. Durante la prueba, la muestra de la batería estaba completamente cargada y la muestra no se cargó ni descargó durante el proceso de prueba.

(3) Prueba de alivio de tensión a alta temperatura

El método de prueba de alivio de tensión a alta temperatura especificado en lEC62133 para el alivio de tensión a alta temperatura (la capacidad de las carcasas moldeadas para soportar altas temperaturas) consiste en colocar la batería en un ambiente a una temperatura de 70 ℃± 2 ℃ durante 7 horas. Después de la prueba, la carcasa del paquete de baterías no debe sufrir deformaciones físicas que expongan los componentes internos. La prueba de alivio de tensión de IEC62133 ha sido adoptada por estándares como EN62133 y JISC8712.

La prueba de alivio de tensión a alta temperatura se utiliza generalmente para evaluar la capacidad de la carcasa del paquete de baterías para mantener la integridad en un entorno de alta temperatura. Durante la prueba, la muestra del paquete de baterías está completamente cargada. Durante la prueba, la muestra no se carga ni se descarga. En combinación con las pruebas relacionadas con altas temperaturas en los estándares de baterías de iones de litio nacionales y extranjeros, la prueba de abuso de calor tiene como objetivo la capacidad de la celda de la batería para soportar altas temperaturas.

El ciclo de temperatura es para simular el cambio de temperatura durante el transporte. La prueba de alivio de tensión a alta temperatura solo se usa para evaluar la capacidad de la carcasa moldeada para soportar altas temperaturas. Durante estas pruebas, las muestras estaban completamente cargadas y no se cargaron ni descargaron durante el proceso de prueba.

2. Prueba de alta temperatura

Del análisis anterior, se puede ver que las pruebas de alta temperatura existentes en el estándar no consideran los problemas de seguridad de alta temperatura que enfrentan las baterías de iones de litio utilizadas en automóviles, y las baterías de iones de litio no consideran el aumento de temperatura causado. cargando y descargando durante el proceso de prueba.

Teniendo en cuenta los hábitos de uso reales de los usuarios (carga y colocación en el coche en el coche), combinados con la alta temperatura y el tiempo de permanencia en el coche, y teniendo en cuenta el aumento de temperatura causado por las baterías de iones de litio durante la carga y la descarga, un nuevo Se propone un método de prueba de seguridad de baterías de iones de litio para evaluar la seguridad de las baterías de iones de litio utilizadas en entornos de alta temperatura.

El método específico es el siguiente: coloque la muestra del paquete de baterías completamente cargada en una caja de prueba de alta temperatura, con la temperatura establecida en T. Después de que la temperatura de la superficie de la muestra se estabilice durante 7 horas, la muestra debe cumplir con uno de los siguientes requisitos

Cortar el circuito sin fuego, explosión o fuga

Sin cortar el circuito, continúe un ciclo de carga de descarga de acuerdo con el método de carga y descarga especificado durante la prueba de alta temperatura, y la muestra no debe dispararse, explotar ni fugarse.

Entre ellos, el valor de temperatura T es el valor máximo especificado por el fabricante para las temperaturas límite superior de carga y descarga del paquete de baterías, las temperaturas límite superior de carga y descarga de la batería y 80 ℃.

Durante la prueba de uso a alta temperatura mencionada anteriormente, se debe prestar atención a los siguientes puntos:

① Debido a la necesidad de una cierta cantidad de tiempo para el balance térmico, el punto de partida para el tiempo de prueba de 7 horas no es cuando la cámara de prueba alcanza la temperatura T, sino cuando la temperatura de la superficie de la muestra alcanza T;

② Si el ciclo de carga y descarga de la batería de iones de litio no se completa dentro de las 7 horas, el tiempo de prueba debe extenderse hasta el final de este ciclo;

③ Debido a la transferencia de calor acelerada provocada por el flujo de aire en la cámara de prueba, que conduce a la pérdida de calor superficial de la batería durante la carga y descarga, pueden ser necesarias medidas como la reducción de la velocidad del viento para minimizar el impacto en la muestra. como sea posible;

④ Si el circuito de protección de la muestra se corta durante el proceso de carga y descarga (en lugar de cortarse inmediatamente después del equilibrio de temperatura), solo es necesario continuar manteniendo la temperatura alta hasta el final de la prueba (7 horas en total) y la batería no está en peligro.