{{{sourceTextContent.title}}}

Essais partiels sur la sécurité des piles au lithium - Partie 2

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Essais partiels sur la sécurité des piles au lithium - Partie 2

{{{sourceTextContent.description}}}

Test de chute

Norme nationale GB31241GB/T18287 : batterie lithium-ion entièrement chargée, batterie carrée dont les six côtés sont tombés une fois sur le sol en ciment, soit un total de six chutes d'une hauteur de 1 mètre ; les pôles positif et négatif de la batterie circulaire sont tombés une fois chacun et la surface du cylindre est tombée quatre fois sur le haut de la planche de 1 mètre. Après la fin de la chute libre, après une demi-heure de mise en place, la tension et la résistance interne sont testées, la tension en circuit ouvert n'est pas inférieure à 90 % de la tension initiale, il n'y a pas de fuite, pas d'incendie et pas d'explosion. L'essai de chute permet d'examiner les chutes possibles dans l'environnement d'expédition ou dans l'utilisation par le client ; du point de vue de la sécurité, il s'agit de détecter la performance d'étanchéité de la soudure de la batterie. En utilisant cette méthode d'essai, augmentez la tension, la résistance interne et la qualité avant les chutes ; après 6 chutes, mesurez à nouveau la tension, la résistance interne et la qualité en fonction de la tension, de la résistance interne et de la qualité pour déterminer si elle est qualifiée ou non : si la résistance de la tension change considérablement, le court-circuit interne est plus probable ; si la qualité change considérablement et que l'odeur est émise, l'électrolyte fuit. La norme nationale GB31241GB/T18287 exige qu'il n'y ait pas de fuite de liquide ; EUCAR stipule que la fuite est inférieure à 50 %, et son niveau de sécurité est acceptable tant qu'il n'y a pas d'explosion en flammes. Cependant, après le test de chute, si l'électrolyte ne fuit que légèrement, en raison de la protection du CTP de la batterie, le court-circuit de la batterie est fermé en peu de temps, la batterie n'a pas de tension et il n'y a pas de changement anormal de la résistance interne ; l'électrolyte qui fuit est attaché à la surface de la batterie et la qualité ne change pas anormalement, ce qui peut être difficile à déterminer si la batterie est qualifiée ou non. Lorsque l'électrolyte fuit légèrement, pour l'électrolyte commun, l'hexafluorophosphate de lithium, dans l'air, sous l'action de la vapeur d'eau, et de l'hydrogène fumisolé blanc sont rapidement libérés. Les réactions qui se produisent après le contact avec l'air sont les suivantes :

La fumée blanche de fluorure d'hydrogène peut réagir avec les métaux ordinaires tels que les fils et les tampons des cartes de circuits imprimés, et émettre de l'hydrogène pour former des mélanges explosifs avec l'air ; le fluorure d'hydrogène réagit avec le composé de silicium solide (s) de la carte de circuits imprimés pour former un tétrafluorure de silicium gazeux (g), l'acide fluorosilicique généré peut continuer à interagir avec l'excès de HF, qui est un acide fort binaire qui continue à corroder la carte de circuits imprimés ; en raison d'une légère réaction de fuite pour générer du HF et ensuite corroder la carte de circuits imprimés

peut continuer à interagir avec l'excès de HF pour générer une solution d'acide fluorosilicique, qui est un acide fort binaire qui continue à corroder le circuit imprimé ; En raison de la légère réaction de fuite pour générer du HF et ensuite corroder les plaquettes de fils du circuit imprimé, etc. L'électrolyte fuit très peu, le fluorure d'hydrogène produit peut se volatiliser rapidement, le métal corrosif est moindre, et l'air de l'électrolyte est sec, et la batterie peut former un état d'autodécharge lente à un stade ultérieur. Si la fuite d'électrolyte dépasse une certaine quantité, une réaction de couplage subséquente se produira pour provoquer un phénomène de court-circuit local sur la carte PCB externe de la batterie, cette réaction dure longtemps (12h). La conductivité de la solution d'électrolyte au stade initial est faible, et la corrosion de la solution d'électrolyte qui fuit avec le temps de réaction augmente la conductivité des ions métalliques, et la conductivité est renforcée pour former un phénomène similaire au court-circuit externe, et la batterie chauffera rapidement, et il y a un risque d'incendie et d'explosion. Par conséquent, pendant le test, la batterie est placée dans un endroit sûr pendant 12 heures, puis observée à nouveau pour détecter toute anomalie ; ensuite, un certain taux C teste les performances telles que la capacité.

Test d'abus thermique

Chargez complètement la batterie, puis placez-la dans la chambre, qui se réchauffe à une vitesse de 3 °C/min à un rythme uniforme, et la température augmente jusqu'à 130 °C pour s'arrêter pendant une demi-heure. Pendant cette période, la batterie ne doit ni s'enflammer ni exploser. Lorsque la température augmente lorsque le système de la batterie est anormal, afin d'éviter tout danger, le film séparateur thermoplastique fond (120 °C ~ 140 °C). Le micropore du film d'isolation se ferme et devient un isolant pour empêcher le passage de l'électrolyte, de manière à atteindre l'objectif de blocage du courant. À haute température, le film d'isolation interne de la batterie subit un rétrécissement thermique trop important, ce qui entraîne un court-circuit entre les électrodes positives et négatives internes, la batterie est sous l'action continue de la chambre de la source de chaleur externe, tandis que le courant de court-circuit de la batterie interne chauffe Q deux types de chaleur pour promouvoir le film d'isolation de la batterie qui continue à se rétrécir, provoquant davantage de court-circuit interne, le cercle vicieux de la chaleur interne de la batterie montre une augmentation exponentielle, parce que l'isolation de la chambre pendant 30 minutes La batterie ne peut pas dissiper la chaleur qui s'accumule rapidement et conduit finalement à l'emballement thermique de la batterie. Dans des conditions d'abus thermique, après l'incendie et l'explosion de la batterie, la cellule de la batterie est endommagée et il est difficile d'analyser la cause de l'explosion. Par conséquent, dans ce test, il est nécessaire de détecter la température de surface d'une seule batterie pour détecter le changement de température de la batterie. En même temps, dans la boîte thermique fermée, s'il y a plusieurs piles à tester en même temps, une grande quantité de chaleur se dissipe après qu'une pile se soit enflammée et ait explosé, dans le petit espace de la chambre, une courte période de temps pour rassembler la chaleur, peut instantanément augmenter la température de la chambre, bien au-delà de 130 ° C, induisant d'autres piles normales à s'enflammer et à exploser en réaction. Afin d'éviter toute distorsion expérimentale, il est préférable de suspendre la pile dans la chambre ; il est préférable de ne placer qu'une seule pile dans la chambre intégrée pour chaque expérience.

Conclusion

Avec les exigences des utilisateurs en matière de densité énergétique des batteries lithium-ion, les performances de sécurité des batteries lithium sont confrontées à des défis de plus en plus importants. À cette fin, les entreprises étudient des mesures de sécurité active telles que de nouveaux retardateurs de flamme et de nouveaux solvants, ainsi que des mesures de sécurité passive telles que l'affaiblissement local de l'enveloppe et de nouvelles enveloppes matérielles. L'efficacité de ces nouvelles mesures et les tests limites effectués aident les entreprises à fabriquer des produits plus sûrs. En combinaison avec les normes nationales, certaines méthodes d'essai de sécurité sont examinées, et les principes pertinents de l'essai d'abus de chaleur par piqûre d'aiguille sont principalement analysés, les conditions expérimentales et les méthodes expérimentales susceptibles d'affecter les résultats de l'essai réel sont examinées, et certains facteurs potentiels à l'origine de l'échec de l'expérience sont proposés. Il peut servir de référence aux entreprises de production et aux unités d'essai pour analyser les modes de défaillance des produits et aider les entreprises à prévenir les situations extrêmes telles que les incendies et les explosions de piles, à produire des produits plus sûrs et à promouvoir le développement stable des piles au lithium et des produits dérivés.