Vergeleken met andere cilindrische en vierkante batterijen, flexibele verpakkinglithium batterijenworden steeds populairder in gebruik vanwege de voordelen van flexibel formaatontwerp en hoge energiedichtheid.Kortsluittesten zijn een effectieve manier om lithiumbatterijen met flexibele verpakkingen te evalueren.Dit artikel analyseert het faalmodel van de batterijkortsluittest om de belangrijkste factoren te achterhalen die van invloed zijn op het falen van kortsluiting;analyseert het faalmodel door voorbeeldverificatie uit te voeren onder verschillende omstandigheden en doet voorstellen om de veiligheid van lithiumbatterijen met flexibele verpakking te verbeteren.
Kortsluitstoring van flexibelverpakking van lithiumbatterijenomvat meestal vloeistoflekkage, droogscheuren, brand en explosie.Lekkage en droogscheuren komen meestal voor in het zwakke gebied van het nokkenpakket, waar het droogscheuren van het aluminiumpakket na de test duidelijk zichtbaar is;Brand en explosie zijn gevaarlijkere ongelukken bij de veiligheidsproductie, en de oorzaak is meestal een gewelddadige reactie van de elektrolyt onder bepaalde omstandigheden na het droogkraken van aluminiumkunststof.Dus vergeleken met de kortsluittest van een lithiumbatterij met flexibele verpakking, is de toestand van de aluminium-kunststofverpakking de belangrijkste factor die tot falen leidt.
Bij een kortsluittest wordt de nullastspanning van deaccudaalt onmiddellijk naar nul, terwijl er een grote stroom door het circuit gaat en er Joule-warmte wordt gegenereerd.De omvang van Joule-warmte hangt af van drie factoren: stroom, weerstand en tijd.Hoewel de kortsluitstroom slechts een korte tijd bestaat, kan er door de hoge stroom toch een grote hoeveelheid warmte ontstaan.Deze warmte komt in korte tijd (meestal enkele minuten) na de kortsluiting langzaam vrij, wat resulteert in een stijging van de accutemperatuur.Naarmate de tijd verstrijkt, wordt de Joule-warmte grotendeels afgevoerd naar de omgeving en begint de temperatuur van de batterij te dalen.Er wordt dus aangenomen dat het kortsluitingsfalen van de batterij in het algemeen optreedt op het moment van kortsluiting en in een relatief korte tijdsperiode daarna.
Het fenomeen van het uitpuilen van gas komt vaak voor bij de kortsluittest van een lithiumbatterij met flexibele verpakking, wat om de volgende redenen zou moeten worden veroorzaakt.De eerste is de instabiliteit van het elektrochemische systeem, dat wil zeggen de oxidatieve of reductieve ontleding van de elektrolyt, veroorzaakt door de hoge stroom die door het grensvlak tussen de elektrode en de elektrolyt gaat, en de gasproducten worden in de aluminium-kunststofverpakking gevuld.De door deze reden veroorzaakte uitstulping van de gasproductie is duidelijker onder omstandigheden van hoge temperatuur, omdat de kans groter is dat nevenreacties bij de afbraak van elektrolyten optreden bij hoge temperaturen.Bovendien kan de elektrolyt, zelfs als hij geen nevenreacties ondergaat bij de ontleding, gedeeltelijk verdampen door Joule-warmte, vooral voor elektrolytcomponenten met een lage dampdruk.De door deze oorzaak veroorzaakte gasproductie-uitstulping is temperatuurgevoeliger, dat wil zeggen dat de uitstulping in principe verdwijnt wanneer de celtemperatuur daalt tot kamertemperatuur.Ongeacht de oorzaak van de gasproductie zal de verhoogde luchtdruk in de batterij tijdens kortsluiting echter het droogscheuren van de aluminium-kunststofbehuizing verergeren en de kans op falen vergroten.
Gebaseerd op de analyse van het proces en het mechanisme van kortsluiting, de veiligheid van lithium voor flexibele verpakkingenbatterijenkan worden verbeterd op basis van de volgende aspecten: het optimaliseren van het elektrochemische systeem, het verminderen van de positieve en negatieve gehoorweerstand en het verbeteren van de sterkte van de aluminium-kunststofverpakking.Optimalisatie van het elektrochemische systeem kan vanuit verschillende invalshoeken worden uitgevoerd, zoals positieve en negatieve actieve materialen, elektrodeverhouding en elektrolyt, om het vermogen van de batterij om tijdelijke hoge stroomsterkte en kortstondige hoge hitte te weerstaan te verbeteren.Het verlagen van de nokweerstand kan de opwekking en accumulatie van Joule-warmte in dit gebied verminderen en de hitte-impact op het zwakke gebied van de verpakking aanzienlijk verminderen.Het verbeteren van de sterkte van de aluminium-kunststofverpakking kan worden bereikt door de parameters in het batterijproductieproces te optimaliseren, waardoor het optreden van droogscheuren, brand en explosies aanzienlijk wordt verminderd.
Posttijd: 13 april 2023