Prueba de cortocircuito interno de la batería

Durante el proceso de producción de la batería, debido a la negligencia en el control del proceso, se mezclaron partículas de metal extremadamente pequeñas dentro de la batería de iones de litio.

Durante el uso de la batería, los cambios de temperatura o diversas partículas metálicas de impacto perforaron el separador entre los electrodos positivo y negativo, lo que provocó un cortocircuito en el interior de la batería y provocó una gran cantidad de calor, lo que provocó que la batería se incendiara.

Debido a la inclusión accidental de partículas metálicas durante el proceso de producción, es difícil evitar por completo que ocurran tales incidentes. Por lo tanto, intentamos simular la situación en la que las partículas de metal penetran en el separador y provocan cortocircuitos internos a través de la "prueba de cortocircuito interno forzado".

Si las baterías de iones de litio pueden garantizar que no haya riesgo de incendio o explosión durante el proceso de prueba, pueden garantizar de manera efectiva que incluso si las partículas de metal se mezclan dentro de la batería durante el proceso de producción, no pueden penetrar el separador entre el positivo y el negativo. electrodos O incluso si se perfora el diafragma y se produce un cortocircuito interno, no habrá peligro de incendio o explosión que ponga en peligro la seguridad personal.

1. Cámara de prueba

La "Prueba de cortocircuito interno forzado de una sola batería" requiere que la prueba se realice en un entorno de 10~60 ℃, con una velocidad de aplicación de presión de 0,1 mm, un requisito de precisión de ± 0,005 ms y una presión máxima de 1000 N. Además, los datos de voltaje y presión deben recopilarse durante el proceso de prueba.

Cuando el voltaje cae más de 50 mV o cuando la presión aplicada cumple con los requisitos (batería cilíndrica de 800 N, batería cuadrada de 400 N), la presión debe detenerse y mantenerse durante 30 s. Esto plantea requisitos estrictos para los equipos a presión: en primer lugar, para controlar la velocidad y precisión de la aplicación de presión; en segundo lugar, para asegurar la aplicación de presión; en tercer lugar, controlar la temperatura ambiental; en cuarto lugar, para cumplir con la frecuencia y precisión de la recopilación de datos de voltaje y presión.

Cómo garantizar una velocidad precisa de 0,1 ± 0,01 mm/s y una presión de 100 N en entornos de alta y baja temperatura es una tecnología clave para determinar si el equipo de prueba puede cumplir con los estándares de prueba. Para generar una velocidad que cumpla con los requisitos de prueba, la selección del material del equipo primero debe cumplir con los requisitos de uso de la temperatura ambiente de prueba, y la otra clave es seleccionar la fuente de alimentación y controlar la precisión del diseño del mecanismo de transmisión.

Hemos desarrollado una "cámara de prueba de cortocircuito interno de batería" a través de experimentos repetidos, que puede lograr una aplicación de presión de alta precisión. Al estar equipados con cajas de alta y baja temperatura de alta precisión y sistemas de adquisición de datos, cumplimos completamente con los requisitos de temperatura y de adquisición de datos del equipo a presión.

2. Pasos de carga para la prueba

La prueba de cortocircuito interno forzado de una sola batería es una prueba realizada en una sola batería completamente cargada. Las condiciones de carga son para estabilizarse durante 1 a 4 horas a las temperaturas de prueba superior e inferior respectivamente, y luego usar el voltaje de carga superior y la corriente de carga máxima para cargar hasta que el valor actual bajo el control de carga de voltaje constante sea 0.05ItA.

Las temperaturas de prueba de límite superior e inferior indican que cuando la batería puede usar el voltaje de carga de límite superior y la corriente de carga máxima, las temperaturas más alta y más baja en la superficie de la celda de la batería se seleccionan para cargar bajo las condiciones de temperatura de prueba de límite superior e inferior basadas en sobre las características del material de la batería de litio.

Las temperaturas de prueba superior e inferior propuestas por JSC 8714 son 45 ℃ y 10 ℃, respectivamente. El voltaje de carga superior es de 4,25 V, que se basa en las características de los materiales de las baterías de iones de litio de uso común (electrodo negativo de óxido de cobalto y litio • electrodo positivo de carbono) en el mercado y no puede representar todas las baterías de litio.

JSC8714 propone que si es necesario utilizar nuevas temperaturas de prueba superior e inferior y voltajes de carga superiores, se deben realizar ciertas pruebas y se debe complementar la base de datos adicional. El contenido de la investigación para determinar el nuevo voltaje de carga límite superior incluye: la estabilidad estructural del material del electrodo positivo, la absorción de litio del material del electrodo negativo y la estabilidad estructural del electrolito;

Al determinar las nuevas temperaturas de prueba de límite superior e inferior, el contenido de la inspección incluye la estabilidad estructural del material del electrodo positivo, la estabilidad estructural del electrolito y otras características del material que deben garantizar la seguridad de la batería cargada en el nuevo límite superior. temperatura de prueba

Además, se agregan 5 ℃ a la nueva temperatura de prueba de límite superior, que es aplicable a las condiciones de carga de la cláusula 5.1 de JSC8714 y cumple con los requisitos de prueba de las cláusulas 5.2-5.5. Basado en la absorción de iones de litio del material del electrodo negativo. La movilidad de los iones de litio en el electrolito (correspondiente a la temperatura) debe garantizar la seguridad de la batería cargada a la nueva temperatura de prueba límite inferior, y se deben agregar 5 ℃ a la nueva temperatura inferior. limitar la temperatura de prueba para cumplir con las condiciones de carga de 5.1 y cumplir con los requisitos de prueba de 5.2 a 5.5.

3. Pasos de aplicación de presión

Bajo las condiciones de temperatura superior e inferior, use la herramienta de presurización para aplicar presión a una velocidad de 0,1 mm/s en la posición donde se coloca una pequeña placa de níquel en una sola batería. Al mismo tiempo, use el voltímetro para monitorear el cambio de voltaje en la terminal de salida de la batería individual. Cuando se observe una caída de voltaje superior a 50 mV o cuando la presión aplicada cumpla con los requisitos (batería cilíndrica de 800 N, batería cuadrada de 400 N), deje de reducir la herramienta de presurización, sosténgala durante 30 s y luego elimine la presión.

El uso de un nivel de presión tan lento como 0,1 mm/s puede controlar mejor el tiempo y el nivel de gravedad de los cortocircuitos internos. Cuando se produce una caída de tensión de 5 mV durante el proceso de aplicación de presión, indica que la pequeña lámina de níquel colocada dentro de la batería individual ha perforado el separador de batería bajo presión, provocando un cortocircuito interno en la batería individual. En este momento, no hay necesidad de seguir aplicando presión. Si la presión alcanza los 800 N y la batería cuadrada se presuriza a 400 N, todavía no hay caída de voltaje, lo que indica que el separador de la batería individual puede prevenir efectivamente la perforación de la hoja de níquel pequeña. Esto también puede prevenir la ocurrencia de cortocircuitos internos en una sola batería después de mezclar con pequeñas partículas de metal.

4. Conclusión

Con la aplicación cada vez más extendida de las baterías de iones de litio y el progreso continuo de las tecnologías relacionadas, sus requisitos de seguridad también están aumentando. Varios países, instituciones y empresas están investigando activamente métodos de detección que puedan evaluar con mayor precisión y eficacia la seguridad de las baterías de iones de litio. Solo investigando y explorando continuamente las características electroquímicas y ambientales de las baterías de iones de litio podemos desarrollar proyectos y condiciones de prueba de baterías de iones de litio más científicos, específicos y operables.