Test de court-circuit interne de la batterie

Au cours du processus de production de la batterie, en raison d'une négligence dans le contrôle du processus, des particules métalliques extrêmement petites ont été mélangées à l'intérieur de la batterie lithium-ion.

Lors de l'utilisation de la batterie, des changements de température ou divers impacts de particules métalliques ont percé le séparateur entre les électrodes positive et négative, provoquant un court-circuit à l'intérieur de la batterie et provoquant une grande quantité de chaleur, provoquant l'incendie de la batterie.

En raison de l'inclusion accidentelle de particules métalliques au cours du processus de production, il est difficile d'empêcher complètement de tels incidents de se produire. Par conséquent, nous essayons de simuler la situation où des particules métalliques pénètrent dans le séparateur et provoquent des courts-circuits internes grâce au « test de court-circuit interne forcé ».

Si les batteries lithium-ion peuvent garantir qu'il n'y a aucun risque d'incendie ou d'explosion pendant le processus de test, elles peuvent effectivement garantir que même si des particules métalliques sont mélangées à l'intérieur de la batterie pendant le processus de production, elles ne peuvent pas pénétrer dans le séparateur entre le positif et le négatif. électrodes. Ou même si le diaphragme est percé et qu'un court-circuit interne se produit, il n'y aura toujours aucun danger d'incendie ou d'explosion mettant en danger la sécurité des personnes.

1. Chambre d'essai

Le "Test de court-circuit interne forcé d'une seule batterie" nécessite que le test soit effectué dans un environnement de 10 ~ 60 ℃, avec une vitesse d'application de pression de 0,1 mm, une exigence de précision de ± 0,005 ms et une pression maximale de 1000N. De plus, les données de tension et de pression doivent être collectées pendant le processus de test.

Lorsque la tension chute de plus de 50mV ou lorsque la pression appliquée répond aux exigences (batterie cylindrique 800N, batterie carrée 400N), la pression doit être arrêtée et maintenue pendant 30s. Cela pose des exigences strictes pour les équipements sous pression : premièrement, contrôler la vitesse et la précision de l'application de la pression ; d'autre part, assurer l'application de la pression ; troisièmement, contrôler la température ambiante; quatrièmement, respecter la fréquence et la précision de la collecte des données de tension et de pression.

Comment garantir une vitesse précise de 0,1 ± 0,01 mm/s et une pression de 100 N dans des environnements à haute et basse température est une technologie clé pour savoir si l'équipement de test peut répondre aux normes de test. Pour générer une vitesse qui répond aux exigences de test, la sélection des matériaux de l'équipement doit d'abord répondre aux exigences d'utilisation de la température de l'environnement de test, et l'autre clé est de sélectionner la source d'alimentation et de contrôler la précision de la conception du mécanisme de transmission.

Nous avons développé une "chambre de test de court-circuit interne de batterie" grâce à des expériences répétées, qui peuvent obtenir une application de pression de haute précision. En étant équipés de boîtiers haute et basse température de haute précision et de systèmes d'acquisition de données, nous répondons pleinement aux exigences de température et aux exigences d'acquisition de données des équipements sous pression.

2.Étapes de charge pour le test

Le test de court-circuit interne forcé d'une seule batterie est un test effectué sur une seule batterie complètement chargée. Les conditions de charge doivent se stabiliser pendant 1 à 4 heures aux températures de test supérieures et inférieures respectivement, puis utiliser la tension de charge supérieure et le courant de charge maximal pour charger jusqu'à ce que la valeur actuelle sous contrôle de charge à tension constante devienne 0,05 ItA.

Les températures de test limites supérieure et inférieure indiquent que lorsque la batterie peut utiliser la tension de charge limite supérieure et le courant de charge maximum, les températures les plus élevées et les plus basses sur la surface de la cellule de batterie sont sélectionnées pour la charge sous les conditions de température de test limite supérieure et inférieure basées sur sur les caractéristiques matérielles de la batterie au lithium.

Les températures de test supérieures et inférieures proposées par JSC 8714 sont respectivement de 45 ℃ et 10 ℃. La tension de charge supérieure est de 4,25 V, qui est basée sur les caractéristiques des batteries lithium-ion couramment utilisées (électrode négative au lithium-oxyde de cobalt • électrode positive au carbone) sur le marché et ne peut pas représenter toutes les batteries au lithium.

JSC8714 propose que si de nouvelles températures de test supérieures et inférieures et des tensions de charge supérieures doivent être utilisées, certains tests doivent être effectués et une base de données supplémentaire doit être complétée. Le contenu de l'enquête pour déterminer la nouvelle tension de charge limite supérieure comprend : la stabilité structurelle du matériau d'électrode positive, l'absorption de lithium du matériau d'électrode négative et la stabilité structurelle de l'électrolyte ;

Lors de la détermination des nouvelles températures de test limites supérieure et inférieure, le contenu de l'inspection comprend la stabilité structurelle du matériau de l'électrode positive, la stabilité structurelle de l'électrolyte et d'autres caractéristiques matérielles qui doivent assurer la sécurité de la batterie chargée à la nouvelle limite supérieure. température d'essai.

De plus, 5 ℃ sont ajoutés à la nouvelle température de test limite supérieure, qui s'applique aux conditions de charge de la clause 5.1 de JSC8714, et répond aux exigences de test des clauses 5.2-5.5. Basé sur l'absorption des ions lithium du matériau d'électrode négative La mobilité des ions lithium dans l'électrolyte (correspondant à la température) doit assurer la sécurité de la batterie chargée à la nouvelle température de test limite inférieure, et 5 ℃ doivent être ajoutés à la nouvelle température inférieure limiter la température d'essai pour satisfaire aux conditions de charge de 5.1 et satisfaire aux exigences d'essai de 5.2 à 5.5.

3. Étapes d'application de la pression

Dans les conditions de température supérieure et inférieure, utilisez l'outillage de pressurisation pour appliquer une pression à une vitesse de 0,1 mm/s à la position où une petite plaque de nickel est placée sur une seule batterie. En même temps, utilisez le voltmètre pour surveiller le changement de tension à la borne de sortie de la batterie unique. Lorsqu'une chute de tension supérieure à 50mV est observée ou lorsque la pression appliquée répond aux exigences (batterie cylindrique 800N batterie carrée 400N), arrêtez de réduire l'outil de pressurisation, maintenez-le pendant 30s, puis retirez la pression.

L'utilisation d'un niveau de pression aussi lent que 0,1 mm/s peut mieux contrôler la durée et le niveau de gravité des courts-circuits internes. Lorsqu'une chute de tension de 5 mV se produit pendant le processus d'application de la pression, cela indique que la petite feuille de nickel placée à l'intérieur de la batterie unique a percé le séparateur de batterie sous pression, provoquant un court-circuit interne dans la batterie unique. À ce stade, il n'est pas nécessaire de continuer à appliquer une pression. Si la pression atteint 800N et que la batterie carrée est pressurisée pendant 400N, il n'y a toujours pas de chute de tension, indiquant que le séparateur de la batterie unique peut efficacement empêcher la perforation de la petite feuille de nickel, cela peut également empêcher l'apparition de courts-circuits internes dans une seule batterie après mélange avec de petites particules métalliques.

4. Conclusion

Avec l'application de plus en plus répandue des batteries lithium-ion et les progrès continus des technologies associées, leurs exigences de sécurité augmentent également. Divers pays, institutions et entreprises recherchent activement des méthodes de détection capables d'évaluer plus précisément et plus efficacement la sécurité des batteries lithium-ion. Ce n'est qu'en recherchant et en explorant en permanence les caractéristiques électrochimiques et environnementales des batteries lithium-ion que nous pourrons développer des projets et des conditions de test de batteries lithium-ion plus scientifiques, ciblés et exploitables.