Prueba de aplastamiento de batería y penetración de clavos

Prueba de aplastamiento de batería y penetración de clavos

Con el aumento del número de vehículos en el mundo, los problemas de contaminación ambiental y la falta de responsabilidad por los recursos petroleros son cada vez más prominentes. Debido a sus ventajas de protección ambiental ecológica, diversificación de fuentes de energía y alta eficiencia energética, todos los países del mundo están trabajando activamente para investigar y desarrollar vehículos eléctricos que puedan reemplazar a los vehículos tradicionales. En la actualidad, las baterías de energía para vehículos eléctricos incluyen baterías de plomo-ácido, baterías de iones de litio y baterías de zinc-aire. Entre ellos, la batería de iones de litio es la última batería de alto rendimiento investigada y comercializada más rápido. Ha sido ampliamente utilizado en baterías de energía para vehículos eléctricos debido a su alto voltaje, alta energía específica y buen rendimiento de ciclo; Sin embargo, debido a sus frecuentes accidentes de seguridad en el proceso de uso real, se ha prestado cada vez más atención a su seguridad.

En la actualidad, hay dos formas de baterías de energía. Una es que las baterías de pequeña capacidad se conectan en paralelo para formar baterías de gran capacidad. La ventaja es que las reservas de energía de la unidad de almacenamiento de energía más pequeña (célula única) son pequeñas. Si se produce combustión y explosión, las consecuencias son relativamente leves. Su energía de explosión no causará una reacción en cadena y otras unidades de almacenamiento de energía no explotarán. La desventaja es que el número de las unidades de almacenamiento de energía más pequeñas es demasiado grande y es difícil de administrar. La otra es una batería laminada de alta capacidad, que tiene las ventajas de una estructura compacta, un volumen pequeño y una alta densidad de energía. La desventaja es que el almacenamiento de energía individual es grande y las consecuencias de los accidentes son relativamente graves. De acuerdo con su forma de empaque, se puede dividir en "paquete blando" y "carcasa dura". La ventaja del "embalaje flexible" es que, en caso de condiciones anormales, se expandirá en la medida en que se rompa el paquete externo, lo que no es fácil de causar accidentes como explosiones; la desventaja es que el caparazón es débil. Los objetos afilados pueden penetrar fácilmente en la batería. La desventaja de la "carcasa dura" es que es fácil de explotar cuando se encuentran condiciones anormales en comparación con el "paquete blando"; Las ventajas son que la carcasa es relativamente fuerte, los objetos afilados no son fáciles de penetrar y la batería de energía está mejor protegida.

La norma especifica que las pruebas de seguridad incluyen: sobre descarga, sobrecarga, cortocircuito, caída, calentamiento, extrusión y acupuntura. Después de una gran cantidad de pruebas y estadísticas, la tasa de calificación de la prueba de seguridad de las baterías con una capacidad de menos de 30 Ah es alta, y los problemas por encima de 30 Ah se concentran principalmente en los elementos de prueba, como cortocircuito del módulo, extrusión del módulo, módulo acupuntura, etc. Además de los elementos de inspección obligatorios anteriores. Las empresas también pueden realizar pruebas de inmersión de I + D, pruebas de fuego, disparos, descargas en vibración y otras pruebas de acuerdo con las necesidades de sus propios productos.

Sobre la base de una gran cantidad de pruebas de seguridad de la batería de potencia, se analizaron y estudiaron el proceso de prueba y los resultados. Las muestras de prueba incluyen monómero y módulo (cinco o más monómeros están conectados en serie y el módulo presentado en este documento está compuesto por cinco monómeros en serie).

1. Prueba de aplastamiento

Requisitos estándar: la prueba de extrusión incluye extrusión simple y extrusión de módulo. La extrusión simple requiere que se aplique presión perpendicularmente a la placa del electrodo de la batería, y el área del cabezal de extrusión no debe ser inferior a 20 cm hasta que la carcasa de la batería se rompa o se cortocircuite internamente (el voltaje de la batería sea de 0 V); Durante la prueba de extrusión de las celdas de la batería, no debe haber explosión ni fuego. La extrusión del módulo requiere que la presión se aplique perpendicularmente a la dirección de disposición de las celdas de la batería. El cabezal de extrusión cuyo tamaño cumpla con los requisitos estándar se extruirá al 85 % del tamaño original del módulo de la batería durante 5 minutos y luego al 50 % del tamaño original del módulo de la batería. Durante la prueba de extrusión del módulo de la batería, no debe haber explosión ni fuego.

Análisis e investigación de los resultados de la prueba: la prueba finaliza cuando la celda de la batería se extruye debido a la ruptura de la carcasa o un cortocircuito interno. Durante la prueba, se utilizan equipos de control, como cámaras, para detectar si la carcasa de la batería está rota, y equipos de detección de voltaje para controlar si el voltaje de la batería es de 0 V. La mayoría de las baterías individuales no explotarán ni se incendiarán cuando se aprieten, y un pocas baterías se quemarán. Las condiciones finales de la prueba del módulo de batería durante el proceso de extrusión son relativamente duras. Durante el proceso de extrusión, el módulo de la batería se comprime en una gran área, lo que genera un cortocircuito de gran área dentro de la batería. El módulo de la batería se acompaña de un fuerte humo, se expulsa electrolito de la válvula de seguridad, se produce una explosión y un incendio. Diferentes módulos de batería tienen diferentes etapas de explosión e incendio. En algunas empresas, la válvula de seguridad de la batería está demasiado apretada. Cuando el módulo de la batería sufre un cortocircuito, no puede liberar calor a tiempo, lo que provoca una fuga térmica y un aumento rápido de la temperatura. Esta es una de las razones de la explosión y el incendio de la batería.

2. Prueba de penetración de uñas

Requisitos estándar: la prueba de penetración de uñas incluye acupuntura de células individuales y acupuntura de módulos. La aguja única debe ser perpendicular a la dirección de la placa de la batería, y el diámetro de la aguja debe ser Φ 3 ~ 8 mm velocidad 10 ~ 40 mm / s, penetración de la aguja a través de la celda de la batería; La batería no explotará ni se incendiará durante la prueba de punción. La punción del módulo de la batería debe ser perpendicular a la dirección de la placa del electrodo de la batería, el diámetro de la aguja debe ser de 3 ~ 8 mm, la velocidad debe ser de 10 ~ 40 mm / s, y el grado de punción debe penetrar al menos tres celdas de la batería: durante la prueba de punción del módulo de la batería, no habrá explosión ni fuego.

Análisis e investigación de los resultados de la prueba: diámetro Ф Se insertó una aguja de acero de 5 mm con una longitud de 350 mm en la batería a una velocidad de 20 mm / s. cuando se insertó la aguja de acero en la batería, hubo un cortocircuito dentro de la batería y se liberó una gran cantidad de humo y electrolito de la válvula de seguridad y la posición de inserción de la aguja. El calor liberado hará que la carcasa de la batería se expanda y se deforme, e incluso derretirá parte de la carcasa de plástico. Debido a la fuga de electrolito durante la prueba, el calor interno generado durante el cortocircuito de la batería es extremadamente alto e incluso la aguja de acero perforante se derretirá. Si el grado de retardante de llama del material utilizado para la carcasa no es suficiente, puede provocar una combustión y el fuego abierto encenderá el electrolito para agravar aún más la combustión. La batería no se puede sacar inmediatamente después de perforar la aguja y debe mantenerse en la batería. Si se saca inmediatamente, la aguja se sacará después de que la batería recupere la temperatura normal porque la batería reacciona violentamente y entra oxígeno en el lugar donde se perfora la aguja, lo que fácilmente provocará una combustión.

El equipo de penetración del mecanismo apuñala la batería de arriba abajo. Debido a que el estado de ubicación de la batería en la prueba es inconsistente con el estado de carga real, el estándar solo estipula la acupuntura de la placa de polo vertical y no especifica la dirección de ubicación. La acupuntura horizontal es el estado de carga real. Si los resultados de la acupuntura horizontal y la acupuntura vertical son consistentes, se necesitan muchas pruebas para verificar. Se recomienda que la dirección de acupuntura de la batería sea consistente con el estado de carga real.

Las pruebas de seguridad anteriores, como cortocircuito, extrusión y acupuntura, son principalmente para simular la posible situación de la batería de energía en circunstancias anormales, como accidentes automovilísticos cuando el vehículo eléctrico se mueve a alta velocidad. En la actualidad, la batería de potencia del vehículo eléctrico está dividida en varias cajas pequeñas e instaladas en diferentes posiciones del vehículo. Cada pequeña caja está conectada por cables. Para evitar cortocircuitos, los fusibles se pueden conectar en serie entre varios grupos de aplicaciones. El sistema de gestión de la batería (BMS) recoge el voltaje anormal y alerta al conductor con sonido y luz en el instrumento del vehículo eléctrico. Para evitar que la batería se comprima en el proceso de colisión y rodadura del vehículo, la caja de la batería debe ser fuerte y la disipación de calor es buena. La resistencia estructural del cuerpo donde se instala la caja de la batería debe ser alta o se debe tomar una protección especial.