Test à haute température pour batterie au lithium

Test à haute température pour batterie au lithium

Les conditions externes sévères telles que l'électricité, les machines et la chaleur sont des facteurs importants qui déclenchent des problèmes de sécurité dans les batteries lithium-ion, tandis que les problèmes de sécurité tels que l'allumage et l'explosion dans les batteries lithium-ion sont généralement attribués à l'emballement thermique.

Par exemple, une surcharge, des courts-circuits internes, etc. peuvent entraîner un emballement thermique et poser des problèmes de sécurité. Lorsque la limite de sécurité est dépassée dans la batterie, un emballement thermique de la batterie peut facilement se produire en raison de facteurs tels qu'une mauvaise stabilité thermique du séparateur et la possibilité d'une réaction d'oxydation intense entre l'électrolyte et l'électrode positive.

Ainsi, la sécurité des batteries lithium-ion dans les environnements thermiques est un aspect important de la recherche sur la sécurité des batteries lithium-ion. Cet article explore une nouvelle méthode de test pour évaluer la sécurité des batteries lithium-ion lorsqu'elles sont utilisées dans des conditions de température élevée.

1.Méthodes de test

À l'heure actuelle, il existe trois principaux types de normes pour évaluer la sécurité des batteries lithium-ion : les normes internationales (telles que les normes CEI), les normes nationales ou régionales (telles que les normes JIS, GB, EN, etc.) et les normes industrielles. (tels que les normes UL, IEEE, SJ, etc.). Parmi ces normes existantes, les méthodes de test spécifiées à haute température comprennent principalement le test d'abus de chaleur, le test de cycle de température, le test de placement à haute température, etc.

(1) Test d'abus thermique

La méthode de test d'abus de chaleur spécifiée dans la norme IEC62133:2002 consiste à stabiliser une batterie complètement chargée à température ambiante et à la placer dans un incubateur à convection naturelle ou à circulation d'air. L'incubateur chauffe jusqu'à 130 ℃ ± 2 ℃ à une vitesse de 5 ℃/min ± 2 ℃/min. Après avoir maintenu cette température pendant 10 minutes, arrêtez le test et vérifiez si la batterie est en feu ou explose. Le test d'abus de chaleur IEC62133 a été adopté par les normes nationales et étrangères telles que JISC8712, YD1268 et UL1642.

Le test d'abus de chaleur est généralement utilisé pour évaluer la sécurité des cellules de batterie lorsqu'elles sont placées dans des conditions de température élevée. Pendant le test, l'échantillon de batterie est dans un état complètement chargé et l'échantillon n'est ni chargé ni déchargé

(2) Essai de cycle de température

La méthode de test de cycle de température spécifiée dans la norme IEC62281:2004 consiste à placer la cellule de batterie ou le bloc-batterie dans un environnement à 75 ° C pendant au moins 6 heures, puis à le placer dans un environnement à 40 ° C pendant au moins 6 heures. Le temps de transition entre les différentes températures ne dépasse pas 30 minutes et un total de 10 cycles de température sont effectués. Après le test, l'échantillon ne doit pas s'enflammer ou exploser, et il ne doit y avoir aucune perte de qualité ou de tension. Le test de cycle de température de IEC62281 est dérivé de UN38.3, et la méthode de test est également adoptée par des normes nationales et étrangères telles que EN62281.

Le test de cycle de température est généralement utilisé pour simuler la sécurité des cellules de batterie ou des blocs-batteries sous plusieurs changements de température alternés pendant le transport. Pendant le test, l'échantillon de batterie était dans un état complètement chargé et l'échantillon n'a pas été chargé ou déchargé pendant le processus de test

(3) Test de relaxation des contraintes à haute température

La méthode de test de relaxation des contraintes à haute température spécifiée dans lEC62133 pour la relaxation des contraintes à haute température (la capacité des coques moulées à résister à des températures élevées) consiste à placer la batterie dans un environnement à une température de 70 ℃ ± 2 ℃ pendant 7 heures. Après le test, le boîtier de la batterie ne doit pas subir de déformation physique exposant les composants internes. Le test de détente de la norme IEC62133 a été adopté par des normes telles que EN62133 et JISC8712.

Le test de relaxation des contraintes à haute température est généralement utilisé pour évaluer la capacité de la coque du bloc-batterie à maintenir son intégrité dans un environnement à haute température. Pendant le test, l'échantillon de bloc-batterie est à l'état complètement chargé. Pendant le test, l'échantillon n'est ni chargé ni déchargé. En combinaison avec les tests liés aux températures élevées dans les normes nationales et étrangères sur les batteries lithium-ion, le test d'abus de chaleur vise la capacité de la cellule de la batterie à résister à des températures élevées.

Le cycle de température consiste à simuler le changement de température pendant le transport. Le test de relaxation des contraintes à haute température n'est utilisé que pour évaluer la capacité de la coque moulée à résister aux températures élevées. Au cours de ces tests, les échantillons étaient dans un état complètement chargé et n'ont pas été chargés ou déchargés pendant le processus de test.

2. Essai à haute température

D'après l'analyse ci-dessus, on peut voir que les tests à haute température existants dans la norme ne tiennent pas compte des problèmes de sécurité à haute température rencontrés par les batteries lithium-ion utilisées dans les automobiles, et les batteries lithium-ion ne tiennent pas compte de l'augmentation de température causée en chargeant et en déchargeant pendant le processus de test.

Compte tenu des habitudes d'utilisation réelles des utilisateurs (chargement et mise en place dans la voiture), combinées à la température élevée et au temps de maintien dans la voiture, et compte tenu de l'augmentation de température causée par les batteries lithium-ion pendant la charge et la décharge, un nouveau Une méthode de test de sécurité des batteries lithium-ion est proposée pour évaluer la sécurité des batteries lithium-ion utilisées dans des environnements à haute température.

La méthode spécifique est la suivante : placez l'échantillon de batterie entièrement chargée dans une boîte de test à haute température, avec la température réglée sur T. Une fois que la température de surface de l'échantillon s'est stabilisée pendant 7 heures, l'échantillon doit répondre à l'une des exigences suivantes

Couper le circuit sans incendie, explosion ou fuite

Sans couper le circuit, continuez un cycle de charge de décharge conformément à la méthode de charge et de décharge spécifiée pendant le test à haute température, et l'échantillon ne doit pas être tiré, pas explosé et sans fuite.

Parmi eux, la valeur de température T est la valeur maximale spécifiée par le fabricant pour les températures limites supérieures de charge et de décharge de la batterie, les températures limites supérieures de charge et de décharge de la batterie et 80 ℃.

Lors du test d'utilisation à haute température mentionné ci-dessus, il convient de prêter attention aux points suivants :

① En raison de la nécessité d'un certain temps pour l'équilibre thermique, le point de départ pour le temps de test de 7 heures n'est pas lorsque la chambre de test atteint la température T, mais lorsque la température de surface de l'échantillon atteint T ;

② Si le cycle de charge et de décharge de la batterie lithium-ion n'est pas terminé dans les 7 heures, la durée du test doit être prolongée jusqu'à la fin de ce cycle ;

③ En raison du transfert de chaleur accéléré provoqué par le flux d'air dans la chambre de test, qui entraîne une perte de chaleur de surface de la batterie pendant la charge et la décharge, des mesures telles que la réduction de la vitesse du vent peuvent être nécessaires pour minimiser autant l'impact sur l'échantillon. que possible ;

④ Si le circuit de protection de l'échantillon est coupé pendant le processus de charge et de décharge (au lieu de couper immédiatement après l'équilibre de température), il suffit de continuer à maintenir une température élevée jusqu'à la fin du test (7 heures au total) et la batterie n'est pas en danger.