Test de pénétration des cellules de batterie et des modules dans les ongles

Test de pénétration des cellules de batterie et des modules dans les ongles

Comme on le sait, la sécurité des cellules et des blocs de batteries pendant leur utilisation a un impact significatif sur la sécurité des utilisateurs. Ce projet étudie principalement l'impact des cellules et des blocs-batteries lithium-ion sur les utilisateurs après avoir été perforés par des objets étrangers. La batterie lithium-ion est une batterie rechargeable de grande capacité développée dans les années 1990. Elle peut stocker plus d'énergie que la batterie nickel-hydrogène. Elle possède une grande énergie spécifique, une longue durée de vie, un faible taux d'autodécharge et aucun effet de mémoire. Elle peut répondre aux besoins des véhicules de tourisme qui ont des exigences élevées en matière de volume, de durée de vie, de puissance, etc. Elle est devenue un produit idéal pour les futures applications de véhicules purement électriques.

Non seulement dans l'industrie des véhicules électriques, les consommateurs préfèrent les batteries simples ou les dizaines de batteries, mais les batteries lithium-ion ont été largement utilisées dans de nombreuses industries. Cependant, quel que soit le secteur ou l'utilisateur, il existe des exigences élevées en matière de sécurité pendant l'utilisation, en particulier pour les systèmes de batteries de puissance qui nécessitent la combinaison de plusieurs cellules individuelles dans un bloc-batterie. En cas d'interférence sérieuse d'objets externes pendant l'utilisation, le bloc-batterie présentera un degré élevé de risques de sécurité, causant des dommages aux personnes et aux biens. Compte tenu de cette situation, il est nécessaire d'étudier le degré d'impact des interférences externes sur l'utilisation des cellules individuelles et des blocs-batteries, afin d'améliorer la sécurité d'utilisation des blocs-batteries.

1.Test

Objet du test : bloc-batterie 30P composé de cellules lithium-ion cylindriques d'une capacité nominale de 2700mAh et de cellules lithium-ion cylindriques d'une capacité nominale de 2700mAh.

Matériel d'essai : câble en cuivre, relais, source de tension constante et chambre d'essai de pénétration des clous DGBELL (l'aiguille est de φ 5 mm, avec une profondeur de pénétration d'au moins 2/3 de l'élément de batterie).

2.Test de pénétration de l'ongle sur une seule cellule

Test de pénétration d'ongle sur une pile unique 100% SOC, sans décharge.

Qu'il s'agisse d'une pénétration horizontale ou verticale. La température la plus élevée des cellules après pénétration de l'ongle est d'environ 100 ℃. Les éléments de la batterie n'explosent pas, ne prennent pas feu et émettent une légère fumée. On peut donc en déduire qu'en l'absence de décharge (c'est-à-dire à pleine énergie), la cellule unique ne constitue pas une menace pour la vie humaine et les biens après avoir été soumise à un test de pénétration des clous dans différentes directions depuis l'extérieur.

3 Test de pénétration des clous du bloc-batterie

Les composants du circuit sont les suivants (1) Bloc-batterie : lithium-ion monocellule 30P, 100% SOC, 8lAh, ACR=1,7mn ; (2) Câble en cuivre : 10 mm, 18 m de diamètre, avec une résistance totale de 14 m (afin que le courant dans le circuit soit proche du courant de la batterie 1C) ; (3) Relais ; (4) Source de tension constante : interrupteur de relais.

Simuler l'essai du bloc-batterie soumis à des interférences externes pendant son utilisation à l'aide de la chambre d'essai de pénétration des clous DGBELL.

Il existe deux types d'expériences déterminées :

(1) Le circuit appartient à l'état de cheminement, c'est-à-dire que le bloc-batterie est percé pendant la décharge pour observer l'état final du bloc-batterie ;

(2) Le circuit est en circuit ouvert, c'est-à-dire que, sans décharger, on aiguille le bloc-batterie et on observe l'état final du bloc-batterie.

3.1 Test de pénétration de l'aiguille dans l'état du circuit

Selon le schéma de circuit ci-dessus, combinez divers composants pour former un circuit et placez l'interrupteur dans un endroit plus sûr. Placez ensuite le bloc-batterie sur le lit d'aiguilles de l'appareil d'acupuncture et assurez la protection. Relevez la tension totale de la batterie, la température en 4 points proches de la position de l'aiguille et dans le circuit, et le courant dans le circuit.

Lorsque vous êtes prêt, désactivez l'interrupteur à relais pour créer un chemin pour le circuit. Appuyez sur l'interrupteur du dispositif de l'aiguille pour insérer l'aiguille à l'intérieur de l'élément de batterie et maintenez-la pendant 10 secondes. Retirez l'aiguille et observez la batterie. L'élément de batterie percé émet de la fumée. Au bout d'une minute, la fumée diminue et l'aiguille pénètre à nouveau à l'intérieur de l'élément de batterie et reste en place pendant 10 secondes. Répétez ce processus 3 fois.

Pendant le processus d'acupuncture, la batterie n'a émis qu'une petite quantité de fumée épaisse sans aucune autre anomalie ; jusqu'à la fin de la perforation, il n'y a eu aucun phénomène anormal tel qu'une explosion ou un incendie dans la batterie.

L'expérience ci-dessus montre que lorsque la batterie est soumise à des interférences externes pendant son utilisation, tant qu'elle maintient une décharge continue et libère de l'énergie interne, elle peut éliminer les risques de sécurité et éviter l'apparition d'un danger.

3.2 Test de pénétration d'un clou en circuit ouvert

Les expériences sont toutes les mêmes que pour le bloc-batterie aiguilleté dans l'état de circuit 3.1, à la seule différence que l'interrupteur de relais est toujours à l'état ouvert et que le circuit n'est pas un chemin, c'est-à-dire que le bloc-batterie est aiguilleté dans un état de non-décharge.

Le résultat de l'acupuncture a été que la température la plus élevée autour de la cellule d'acupuncture a atteint 260 ℃, et cinq cellules autour ont explosé et pris feu, provoquant l'éclatement de l'ensemble de la batterie. Les tests susmentionnés montrent que le fait de percer la batterie sans libérer d'énergie constitue une menace sérieuse pour les utilisateurs.

4.Conclusion

Les résultats expérimentaux ci-dessus indiquent que même si une seule cellule est perforée par des objets externes sans libérer d'énergie, il n'y aura pas de phénomènes anormaux tels que l'explosion ou l'incendie, et les utilisateurs peuvent l'utiliser en toute confiance ; le bloc-batterie ne connaîtra pas de phénomènes anormaux tels que l'explosion ou l'incendie lorsqu'il est perforé par des objets externes tout en libérant de l'énergie, et il n'y a pas de risques pour la sécurité du bloc-batterie ; toutefois, si le bloc-batterie est perforé par des objets étrangers sans libérer d'énergie, il s'enflammera et explosera, ce qui représente une certaine menace pour les utilisateurs.

Les batteries au lithium-ion ont été produites en grandes quantités tant au niveau national qu'international, et leurs performances ne cessent de s'améliorer. Le champ d'application des batteries s'élargit progressivement. Mais la sécurité des batteries a toujours été une préoccupation internationale majeure. À l'heure actuelle, l'élimination complète des risques de sécurité liés aux batteries lithium-ion reste un défi, ce qui oblige les utilisateurs à veiller à un fonctionnement et à une utilisation corrects afin d'éviter les accidents de sécurité.