Fuga térmica de la batería de litio causada por la penetración de un clavo - Parte 2

Fuga térmica de la batería de litio causada por la penetración de un clavo - Parte 2

3. Comparación y análisis de penetración de uñas prueba de fuga térmica

Comparando los resultados de los seis grupos de pruebas, las baterías resultaron dañadas, pero la gravedad de las pruebas fue diferente. Según las diferentes características experimentales, las características experimentales de la penetración de clavos se pueden dividir en tres categorías.

Categoría I: Por ejemplo, las baterías del Grupo 1 y Grupo 5 solo descargan electrolito, sin humo ni explosión;

Clase II: Por ejemplo, aunque la batería del Grupo 3 y del Grupo 6 no explotó, se emitió una pequeña cantidad de humo y electrolito desde la válvula de alivio de presión de la batería;

Categoría III: Por ejemplo, la batería explotó y produjo una gran cantidad de humo en la prueba del grupo 2 y del grupo 3, lo que provocó graves daños. Se puede encontrar que el resultado de la fuga térmica causada por la penetración de clavos es más aleatorio, pero ha causado graves daños a la batería.

En el primer tipo de resultados de prueba, la batería no presenta cambios obvios después de que el pinchazo apenas penetró en la batería. Después de un período de tiempo, el electrolito comenzó a fluir lentamente, acompañado de un olor acre, y el electrolito fluyó después de que se perforó la batería. En el primer grupo de pruebas y en el quinto grupo de pruebas, unos 120 y 80 segundos después de que se pinchara la batería, se pudo ver el electrolito acumulado. Más tarde, a medida que avanzaba la prueba, la temperatura siguió aumentando y la piel de plástico de la batería alrededor de la bayoneta se derritió. El electrolito en sí es corrosivo y destruirá los objetos alrededor de la batería. Si el electrolito fluye en el paquete de baterías, la conductividad del electrolito también provocará un cortocircuito externo en otras baterías.

El voltaje de las agujas del grupo 1 y del grupo 5 cayó rápidamente después de perforar la batería y luego cayó lentamente a 0 V en una fluctuación continua. La temperatura de la superficie de la batería en el grupo 1 y el grupo 5 aumentó rápidamente después de la penetración del clavo. El punto de medición de temperatura en la superficie de la batería en los dos grupos de pruebas alcanzó 90~100 ℃, y luego comenzó a disminuir, pero la temperatura de la batería en el quinto grupo de pruebas disminuyó más rápido que en el primer grupo de pruebas. .

Para el segundo tipo de resultados, el cuarto grupo de pruebas y el sexto grupo de pruebas, la batería produjo una pequeña cantidad de humo y descargó el electrolito. Por ejemplo, en el cuarto grupo de pruebas, el humo fue expulsado desde la posición perforada en la parte inferior de la batería al noveno segundo después de que la bayoneta penetró en la batería. En comparación con el cuarto grupo de pruebas, la batería del sexto grupo arrojó una pequeña cantidad de humo y electrolito 9 segundos después de que el clavo penetró en la batería. En el cuarto y sexto grupo de pruebas, el tiempo que tarda la batería en emitir humo no excederá los 24 segundos. En estos dos grupos de pruebas, el voltaje de la batería cayó rápidamente después de ser perforada y cayó a 5 V en 0 s.

En los dos grupos de pruebas, el punto de medición de temperatura en la superficie de la batería alcanzó el valor máximo entre 80 y 110 segundos después de la penetración del clavo, que generalmente estuvo en el rango de 110 a 130 ℃, y luego la temperatura disminuyó lentamente. En comparación con el primer tipo de prueba, el voltaje de la batería en el segundo tipo de prueba cayó más rápido y la temperatura de la superficie de la batería fue más alta, lo que indicó que el segundo tipo de prueba produjo más calor de reacción, calor en julios y calor de polarización, y el El humo emitido mostró más calor de reacción secundaria.

En el tercer tipo de prueba, el segundo y tercer grupo de pruebas produjeron explosiones muy graves. El segundo grupo de pruebas comenzó a emitir humo 3 segundos después de ser perforado, y 5 segundos después se pudo escuchar el sonido de la explosión y más humo. Luego, la batería siguió emitiendo humo y el electrolito explotó inmediatamente y salpicó la pared interior de la cámara de pruebas. Para el tercer grupo de pruebas, la batería no cambió dentro de los 15 segundos posteriores a la perforación y luego comenzó a emitir una pequeña cantidad de humo. En el segundo 34 después de que se pinchó la batería, la batería explotó repentinamente violentamente, la cámara de prueba se llenó de humo instantáneamente y el electrolito salpicó la pared interior de la cámara de prueba.

En la prueba de penetración de clavos del segundo y tercer grupo, el cambio de voltaje de la batería disminuyó rápidamente después de la perforación y disminuyó a 0 V dentro de los 30 segundos posteriores a la perforación. La temperatura de la superficie del segundo y tercer grupo de baterías aumentó rápidamente después de la penetración del clavo. En los dos grupos de pruebas, entre 50 y 150 segundos después de la penetración del clavo, la temperatura de la superficie de la batería alcanzó el valor máximo entre 160 y 200 ℃, y luego la temperatura disminuyó lentamente. Se puede observar que cuanto más intensa es la reacción de la batería tras la penetración del clavo, mayor es la temperatura que se puede alcanzar. Entre los tres tipos de pruebas, el voltaje de la batería en el tercer tipo de prueba cayó más rápido y la temperatura aumentó más, por lo que el calor de reacción, el calor de coquización y el calor de polarización generaron la mayor cantidad, mientras que la reacción térmica desbocada en el tercer tipo de prueba. La prueba fue la más severa, lo que indica que el tercer tipo de prueba produjo la mayor cantidad de calor de reacción secundaria.

A través del análisis de los tres tipos de resultados de pruebas anteriores, se puede encontrar que la influencia de la penetración del clavo en la fuga térmica severa de la batería cilíndrica de fosfato de hierro y litio tiene una cierta aleatoriedad, y la causa de la aleatoriedad está relacionada con la interfaz de contacto aleatoria. se forma después de perforar la batería. El buen contacto entre la aguja y la unidad de electrodos dentro de la batería, así como el número de unidades de electrodos que participan en la descarga después de que se perfora la batería, provocarán diferentes situaciones severas de fuga térmica. Se puede ver que una vez que la batería se daña por la penetración de un clavo, no solo dañará la batería en sí, sino que también afectará los objetos alrededor de la batería si la batería explota.

4.Conclusion

En este artículo, a la temperatura ambiente inicial de 20 ℃ con una aguja de acero de tungsteno de Φ 5 mm, se llevaron a cabo seis grupos de pruebas de aguja en la batería cilíndrica de hierro y fosfato de litio 32650 en estado de carga completa (SOC-1) para observar los cambios de voltaje de la batería y temperatura de la superficie durante la aguja. Según los resultados de las pruebas, se puede encontrar que la gravedad escapes térmicos causado por la penetración del clavo es aleatorio, y la interfaz de contacto aleatorio entre la aguja y la unidad de electrodo dañada conduce a la aleatoriedad de la fuga térmica severa. Las características correspondientes de la batería térmica descontrolada incluyen salida de electrolito, emisión de humo y explosión.

Después penetración de uñas, el voltaje de la batería bajará a 0 V. El voltaje de la batería que solo sale del electrolito disminuirá lentamente y el voltaje de la batería que explota o emite humo disminuirá rápidamente. La penetración de clavos hará que la temperatura de la batería aumente. Cuanto más intensa sea la reacción térmica desbocada de la batería, más rápido y más alto aumentará la temperatura. El daño a la batería de fosfato de hierro y litio causado por la penetración de clavos es fatal. Se sugiere que en futuras investigaciones, desarrollo y uso de la batería, el diseño de la estructura cilíndrica de la batería debería poder evitar la penetración de clavos, o la penetración de clavos no dañará, y el exterior de la batería también debería protegerse para evitar que la batería de ser perforado.