Pruebas parciales sobre la seguridad de las baterías de litio - Parte 2

Pruebas parciales sobre la seguridad de las baterías de litio - Parte 2

Prueba de caída

Norma nacional GB31241GB/T18287 requisitos: batería de iones de litio completamente cargada batería cuadrada seis lados de cada lado cayó una vez, cayó al suelo de cemento, un total de seis gotas con una altura de 1 metro; Los polos positivo y negativo de la batería circular cada uno cayó una vez y la superficie del cilindro cayó cuatro veces a la parte superior de la tabla de 1 metro. Tras el final de la caída libre, después de media hora de colocación, prueba de la tensión y la resistencia interna, la tensión de circuito abierto no es inferior al 90% de la tensión inicial, no hay fugas, no hay fuego y no hay explosión. La prueba de caída examina las posibles caídas en el entorno de envío o en el uso del cliente; Desde el punto de vista de la seguridad, es para detectar el rendimiento de sellado de soldadura de la batería. Con este método de prueba, aumente la tensión, la resistencia interna y la calidad antes de la prueba de caídas; Después de 6 caídas, mida de nuevo la tensión, la resistencia interna y la calidad según la tensión, la resistencia interna y la calidad para determinar si está cualificada o no: si la resistencia de la tensión cambia mucho, es más probable que se produzca un cortocircuito interno; Si la calidad cambia mucho y se emite olor, hay fugas de electrolito. La norma nacional GB31241GB/T18287 exige que el líquido no tenga fugas; EUCAR estipula que la fuga sea inferior al 50%, y su nivel de seguridad es aceptable siempre que no explote en llamas. Sin embargo, después de la prueba de caída, si el electrolito se fuga sólo ligeramente, debido a la protección de la PTC de la batería, el cortocircuito de la batería está en un estado cerrado en un corto período de tiempo, la batería no tiene tensión, y no hay ningún cambio anormal en la resistencia interna; El electrolito de fuga se adhiere a la superficie de la batería, y la calidad no cambia anormalmente, lo que puede ser difícil determinar si está calificado o no. Cuando el electrolito se fuga ligeramente, para el electrolito común hexafluorofosfato de litio, En el aire debido a la acción del vapor de agua, y el hidrógeno fumisolated blanco se liberan rápidamente. Las reacciones que se producen después del contacto con el aire son:

El humo blanco de fluoruro de hidrógeno puede reaccionar con metales ordinarios, como cables y almohadillas de placas de circuito impreso, y emitir hidrógeno para formar mezclas explosivas con el aire; El fluoruro de hidrógeno reacciona con el compuesto de silicio sólido (s) de la placa de circuito impreso para formar un tetrafluoruro de silicio gaseoso (g), el generado

puede seguir interactuando con el exceso de HF para generar una solución de ácido fluorosilícico, que es un ácido fuerte binario que sigue corroyendo la placa de circuito impreso; Debido a la ligera reacción de fuga para generar HF y luego corroer las almohadillas de los cables de la placa de circuito impreso, etc., se generó gradualmente una solución electrolítica conductora de silicato. El electrolito pierde muy poco, el fluoruro de hidrógeno producido puede volatilizarse rápidamente, el metal corrosivo es menor, y el aire del electrolito está seco, y la batería puede formar un estado de autodescarga lenta en la etapa posterior. Si la fuga de electrolito supera una cierta cantidad, se producirá una reacción de acoplamiento posterior para causar un fenómeno de cortocircuito local en la placa de circuito impreso externa de la batería, esta reacción dura mucho tiempo (12h) La conductividad de la solución electrolítica en la etapa inicial es débil, y la corrosión de la solución electrolítica que se fuga con el tiempo de reacción aumenta la conductividad de los iones metálicos, y la conductividad se fortalece para formar un fenómeno similar al cortocircuito externo, y la batería se calentará rápidamente, y hay peligro de incendio y explosión. Por lo tanto, durante la prueba, la batería se coloca en un lugar seguro durante 12 horas y luego se observa de nuevo para detectar anomalías; A continuación, una cierta tasa de C pruebas de rendimiento, tales como la capacidad.

Prueba de abuso térmico

Cargar la batería completamente, y luego colocar la batería en la cámara, que se calienta a una velocidad de 3 ° C / min a un ritmo uniforme, y la temperatura se eleva a 130 ° C para dejar de mantener durante media hora. Durante el requisito de que la batería no se dispara y no explota. Cuando la temperatura sube cuando el sistema de la batería es anormal, para prevenir el peligro, la película termoplástica de separación se funde (120 °C ~ 140 °C) El microporo de la película de aislamiento se cierra y se convierte en un aislante para impedir el paso del electrolito, de forma que se consigue el propósito de bloquear la corriente. A alta temperatura, la película de aislamiento interno de la batería es la contracción por calor demasiado grande, lo que resulta en un cortocircuito entre las piezas internas de los electrodos positivo y negativo, la batería está bajo la acción continua de la cámara de la fuente de calor externa, mientras que la batería interna de cortocircuito de calor actual Q dos tipos de calor para promover la película de aislamiento de la batería sigue encogiendo causando más cortocircuito interno, el círculo vicioso de la batería de calor interno muestra un aumento exponencial, debido a que el aislamiento de la cámara durante 30 minutos La batería no puede disipar el calor rápidamente la acumulación de calor y, finalmente, conduce a la batería de desbocamiento térmico. En condiciones de abuso térmico, después de que la batería se dispara y explota, la célula de la batería está dañada, y es difícil analizar la causa de la explosión. Por lo tanto, en esta prueba, es necesario detectar la temperatura de la superficie de una sola batería para detectar el cambio de temperatura de la batería. Al mismo tiempo, en la caja de calor cerrado, si hay varias baterías para probar al mismo tiempo, una gran cantidad de disipación de calor después de una batería se dispara y explota, en el pequeño espacio de la cámara, un corto período de tiempo para reunir el calor, puede aumentar instantáneamente la temperatura de la cámara, mucho más allá de 130 ° C, induciendo a otras baterías normales para disparar y explotar reacción. Con el fin de evitar la distorsión experimental, la batería es mejor suspendido en la cámara; Es mejor colocar sólo una batería en la cámara incorporada para cada experimento.

Conclusión

Con las exigencias de los usuarios en cuanto a la densidad energética de las baterías de iones de litio, el rendimiento de seguridad de las baterías de litio se enfrenta a retos cada vez mayores. Para ello, las empresas estudian medidas de seguridad activas, como nuevos retardantes de llama y nuevos disolventes, así como medidas de seguridad pasivas, como el debilitamiento local de la carcasa y las carcasas de nuevos materiales. La eficacia de estas nuevas medidas y la realización de las pruebas límite pertinentes ayudan a las empresas a fabricar productos más seguros. En combinación con las normas nacionales, se discuten algunos de los métodos de prueba de seguridad, y se analizan principalmente los principios relevantes de la prueba de abuso de calor por caída de pinchazo de aguja, se discuten las condiciones experimentales y los métodos experimentales que pueden afectar a los resultados en la prueba real, y se proponen algunos factores potenciales que causan el fracaso del experimento. Puede servir de referencia para que las empresas de producción y las unidades de ensayo analicen los modos de fallo de los productos, y así ayudar a las empresas a prevenir situaciones extremas como el incendio y la explosión de las baterías, fabricar productos más seguros y promover el desarrollo estable de las baterías de litio y los productos derivados.