По сравнению с другими цилиндрическими и квадратными батареями, гибкая упаковкалитиевые батареистановятся все более популярными в использовании благодаря преимуществам гибкого размера и высокой плотности энергии.Испытание на короткое замыкание — эффективный способ оценки литиевых батарей в гибкой упаковке.В этой статье анализируется модель отказа батареи при испытании на короткое замыкание, чтобы выяснить основные факторы, влияющие на отказ батареи от короткого замыкания;анализирует модель отказа, выполняя примерную проверку в различных условиях, и дает предложения по повышению безопасности литиевых батарей в гибкой упаковке.
Выход из строя гибкого кабеля вследствие короткого замыканияупаковка литиевых батарейобычно включает утечку жидкости, сухое растрескивание, пожар и взрыв.Утечка и сухое растрескивание обычно возникают в слабых местах пакета наконечников, где после испытания ясно видно сухое растрескивание алюминиевого пакета;Пожар и взрыв являются более опасными производственными авариями, а причиной обычно является бурная реакция электролита при определенных условиях после сухого растрескивания алюминиевого пластика.Таким образом, по сравнению с испытанием на короткое замыкание литиевой батареи в гибкой упаковке, состояние алюминиево-пластиковой упаковки является ключевым фактором, приводящим к отказу.
При испытании на короткое замыкание напряжение холостого ходабатареямгновенно падает до нуля, при этом по цепи проходит большой ток и выделяется джоулево тепло.Величина джоулева тепла зависит от трех факторов: тока, сопротивления и времени.Хотя ток короткого замыкания существует в течение короткого периода времени, из-за большого тока все равно может выделяться большое количество тепла.Это тепло медленно выделяется в течение короткого периода времени (обычно несколько минут) после короткого замыкания, что приводит к повышению температуры батареи.По мере увеличения времени джоулево тепло в основном рассеивается в окружающую среду, и температура батареи начинает падать.Таким образом, предполагается, что выход из строя батареи из-за короткого замыкания обычно происходит в момент короткого замыкания и через относительно короткий период времени после этого.
Явление вздутия газа часто возникает при испытании на короткое замыкание гибкой упаковки литиевой батареи, что должно быть вызвано следующими причинами.Первый — это нестабильность электрохимической системы, т. е. окислительное или восстановительное разложение электролита, вызванное прохождением большого тока через границу раздела электрод-электролит и засыпкой газовых продуктов в алюминиево-пластмассовый пакет.Вызванный этой причиной всплеск газообразования более очевиден в условиях высоких температур, поскольку побочные реакции разложения электролита более вероятны при высоких температурах.Кроме того, даже если электролит не подвергается побочным реакциям разложения, он может частично испаряться за счет джоулева тепла, особенно для компонентов электролита с низким давлением паров.Выпуклость газообразования, вызванная этой причиной, более чувствительна к температуре, т. е. выпуклость практически исчезает, когда температура ячейки падает до комнатной температуры.Однако независимо от причины газообразования повышенное давление воздуха внутри аккумулятора при коротком замыкании усугубит сухое растрескивание алюминиево-пластикового корпуса и увеличит вероятность выхода из строя.
На основе анализа процесса и механизма разрушения при коротком замыкании установлена безопасность гибкой литиевой упаковки.батарейкиможет быть улучшено за счет следующих аспектов: оптимизации электрохимической системы, снижения положительного и отрицательного сопротивления уха и повышения прочности алюминиево-пластикового корпуса.Оптимизация электрохимической системы может осуществляться с различных точек зрения, таких как положительные и отрицательные активные материалы, соотношение электродов и электролит, чтобы улучшить способность батареи выдерживать кратковременные высокие токи и кратковременные высокие температуры.Уменьшение сопротивления наконечника может уменьшить выделение и накопление джоулева тепла в этой области и значительно уменьшить тепловое воздействие на слабую часть корпуса.Повышение прочности алюминиево-пластикового корпуса может быть достигнуто за счет оптимизации параметров процесса изготовления аккумуляторов, что существенно снижает возникновение сухих трещин, возгораний и взрывов.
Время публикации: 13 апреля 2023 г.