Emballement thermique des batteries au lithium causé par la pénétration des clous – Partie 2

Emballement thermique des batteries au lithium causé par la pénétration des clous – Partie 2

3. Comparaison et analyse de pénétration des ongles essai d'emballement thermique

En comparant les résultats des six groupes de tests, les batteries ont été endommagées, mais la gravité des tests était différente. Selon les différentes caractéristiques expérimentales, les caractéristiques expérimentales de la pénétration des ongles peuvent être divisées en trois catégories.

Catégorie I : Par exemple, les batteries du Groupe 1 et du Groupe 5 déchargent uniquement de l'électrolyte, sans fumée ni explosion ;

Classe II : Par exemple, bien que la batterie du groupe 3 et du groupe 6 n'ait pas explosé, une petite quantité de fumée et d'électrolyte a été émise par la soupape de surpression de la batterie ;

Catégorie III : Par exemple, la batterie a explosé et a produit une grande quantité de fumée lors du test du groupe 2 et du groupe 3, ce qui a causé de graves dommages. On peut constater que le résultat de l'emballement thermique provoqué par la pénétration des clous est plus aléatoire, mais il a causé de graves dommages à la batterie.

Dans le premier type de résultats de tests, la batterie ne présente aucun changement évident après que la piqûre vient de pénétrer dans la batterie. Après un certain temps, l'électrolyte a commencé à s'écouler lentement, accompagné d'une odeur âcre, et l'électrolyte s'est écoulé après que la batterie ait été percée. Dans le premier groupe de tests et le cinquième groupe de tests, environ 120 secondes et 80 secondes après la perforation de la batterie, l'électrolyte accumulé était visible. Plus tard, au fur et à mesure du test, la température a continué à augmenter et la peau en plastique de la batterie autour de la baïonnette a fondu. L'électrolyte lui-même est corrosif et détruira les objets autour de la batterie. Si l'électrolyte circule dans la batterie, la conductivité de l'électrolyte provoquera également un court-circuit externe des autres batteries.

La tension des aiguilles des groupes 1 et 5 a chuté rapidement après avoir percé la batterie, puis a chuté lentement jusqu'à 0 V en fluctuation continue. La température de surface de la batterie des groupes 1 et 5 a augmenté rapidement après la pénétration du clou. Le point de mesure de la température à la surface de la batterie dans les deux groupes de tests a atteint 90 ~ 100 ℃, puis a commencé à baisser, mais la température de la batterie dans le cinquième groupe de tests a diminué plus rapidement que celle du premier groupe de tests. .

Pour le deuxième type de résultats, le quatrième groupe de tests et le sixième groupe de tests, la batterie a produit une petite quantité de fumée et a déchargé l'électrolyte. Par exemple, dans le quatrième groupe de tests, la fumée a été éjectée de la position perforée au bas de la batterie à la 9ème seconde après que la baïonnette a pénétré dans la batterie. Par rapport au quatrième groupe de tests, la batterie du sixième groupe de tests a craché une petite quantité de fumée et d'électrolyte 24 secondes après la pénétration du clou dans la batterie. Dans les quatrième et sixième groupes de tests, le temps nécessaire à la batterie pour émettre de la fumée ne doit pas dépasser 5 s. Dans ces deux groupes de tests, la tension de la batterie a chuté rapidement après avoir été percée et est tombée à 0 V en 90 s.

Dans les deux groupes de tests, le point de mesure de la température à la surface de la batterie a atteint la valeur maximale entre 80 et 110 secondes après la pénétration du clou, qui était généralement comprise entre 110 et 130 ℃, puis la température a diminué lentement. Par rapport au premier type de test, la tension de la batterie dans le deuxième type de test a chuté plus rapidement et la température de surface de la batterie était plus élevée, ce qui indique que le deuxième type de test a produit plus de chaleur de réaction, de chaleur joule et de chaleur de polarisation, et que le la fumée émise montrait davantage de chaleur de réaction secondaire.

Dans le troisième type d'essais, les deuxième et troisième groupes d'essais ont produit des explosions très graves. Le deuxième groupe de tests a commencé à émettre de la fumée 3 secondes après avoir été percé, et le bruit de l'explosion et davantage de fumée ont pu être entendus 5 secondes plus tard. Ensuite, la batterie a continué à émettre de la fumée et l'électrolyte a immédiatement explosé et éclaboussé la paroi intérieure de la chambre d'essai. Pour le troisième groupe de tests, la batterie n'a pas changé dans les 15 secondes suivant la perforation de la batterie, puis a commencé à émettre une petite quantité de fumée. À la 34e seconde après la perforation de la batterie, la batterie a soudainement explosé violemment, la chambre d'essai s'est remplie instantanément de fumée et l'électrolyte a éclaboussé la paroi intérieure de la chambre d'essai.

Dans le test de pénétration des clous des deuxième et troisième groupes, le changement de tension de la batterie a diminué rapidement après la perforation et a diminué jusqu'à 0 V dans les 30 secondes suivant la perforation. La température de surface des deuxième et troisième groupes de batteries a augmenté rapidement après la pénétration des clous. Dans les deux groupes de tests, entre 50 et 150 secondes après la pénétration du clou, la température de la surface de la batterie a atteint la valeur maximale comprise entre 160 et 200 ℃, puis la température a diminué lentement. On constate que plus la réaction de la batterie après la pénétration du clou est intense, plus la température pouvant être atteinte est élevée. Parmi les trois types de tests, la tension de la batterie dans le troisième type de test a chuté le plus rapidement et la température a augmenté le plus haut, de sorte que la chaleur de réaction, la chaleur de cokéfaction et la chaleur de polarisation ont été générées le plus, tandis que la réaction d'emballement thermique dans le troisième type de test. Le test était le plus sévère, ce qui indique que le troisième type de test produisait le plus de chaleur de réaction secondaire.

Grâce à l'analyse des trois types de résultats de tests ci-dessus, il peut être constaté que l'influence de la pénétration des clous sur l'emballement thermique sévère de la batterie cylindrique au lithium fer phosphate présente un certain caractère aléatoire, et la cause du caractère aléatoire est liée à l'interface de contact aléatoire. formé après la perforation de la batterie. Le bon contact entre l'aiguille et l'unité d'électrode à l'intérieur de la batterie, ainsi que le nombre d'unités d'électrode participant à la décharge après la perforation de la batterie, provoqueront différentes situations d'emballement thermique grave. On peut voir qu'une fois que la batterie est endommagée par la pénétration des clous, cela endommagera non seulement la batterie elle-même, mais affectera également les objets autour de la batterie si la batterie explose.

4.Conclusion

Dans cet article, à la température ambiante initiale de 20 ℃ Avec une aiguille en acier au tungstène de Φ 5 mm, six groupes de tests d'aiguille ont été effectués sur la batterie cylindrique 32650 lithium phosphate fer à l'état de pleine charge (SOC-1) pour observer les changements de tension de la batterie et de température de surface pendant l'aiguille. D'après les résultats des tests, on peut constater que la gravité emballement thermique provoqué par la pénétration du clou est aléatoire, et l'interface de contact aléatoire entre l'aiguille et l'unité d'électrode endommagée conduit au caractère aléatoire d'un emballement thermique grave. Les caractéristiques correspondantes de la batterie à emballement thermique comprennent la sortie d'électrolyte, l'émission de fumée et l'explosion.

Après pénétration des ongles, la tension de la batterie chutera à 0 V. La tension de la batterie qui ne sort que de l'électrolyte chutera lentement, et la tension de la batterie qui explose ou émet de la fumée chutera rapidement. La pénétration des clous entraînera une augmentation de la température de la batterie. Plus la réaction d’emballement thermique de la batterie est intense, plus la température augmentera rapidement et haut. Les dommages causés à la batterie au lithium fer phosphate par la pénétration des clous sont mortels. Il est suggéré que dans les futurs travaux de recherche, de développement et d'utilisation de la batterie, la conception de la structure cylindrique de la batterie soit capable d'empêcher la pénétration des clous, ou la pénétration des clous ne nuit pas, et l'extérieur de la batterie devrait également être protégé pour empêcher la batterie de pénétrer. d'être percé.