Σε σύγκριση με άλλες κυλινδρικές και τετράγωνες μπαταρίες, εύκαμπτη συσκευασίαμπαταρίες λιθίουγίνονται όλο και πιο δημοφιλή στη χρήση λόγω των πλεονεκτημάτων του ευέλικτου σχεδιασμού μεγέθους και της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. Η δοκιμή βραχυκυκλώματος είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος αξιολόγησης των μπαταριών λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας. Αυτό το έγγραφο αναλύει το μοντέλο αστοχίας της δοκιμής βραχυκυκλώματος μπαταρίας για να ανακαλύψει τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν την αστοχία βραχυκυκλώματος. αναλύει το μοντέλο αστοχίας πραγματοποιώντας επαλήθευση παραδειγμάτων υπό διαφορετικές συνθήκες και δίνει προτάσεις για τη βελτίωση της ασφάλειας των μπαταριών λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας.
Βλάβη βραχυκυκλώματος εύκαμπτουσυσκευασία μπαταριών λιθίουσυνήθως περιλαμβάνει διαρροή υγρού, ξηρό ράγισμα, πυρκαγιά και έκρηξη. Διαρροή και ξηρό ράγισμα συνήθως συμβαίνουν στην αδύναμη περιοχή της συσκευασίας ωτίδας, όπου η ξηρή ρωγμή της συσκευασίας αλουμινίου μπορεί να φανεί καθαρά μετά τη δοκιμή. Η πυρκαγιά και η έκρηξη είναι πιο επικίνδυνα ατυχήματα παραγωγής ασφάλειας και η αιτία είναι συνήθως μια βίαιη αντίδραση του ηλεκτρολύτη υπό ορισμένες συνθήκες μετά το ξηρό ράγισμα του πλαστικού αλουμινίου. Έτσι, σε σύγκριση με τη δοκιμή βραχυκυκλώματος της μπαταρίας λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας, η κατάσταση της συσκευασίας από αλουμίνιο-πλαστικό είναι ο βασικός παράγοντας που οδηγεί σε αστοχία.
Σε μια δοκιμή βραχυκυκλώματος, η τάση ανοιχτού κυκλώματος τουμπαταρίαστιγμιαία πέφτει στο μηδέν, ενώ ένα μεγάλο ρεύμα διέρχεται από το κύκλωμα και παράγεται θερμότητα Joule. Το μέγεθος της θερμότητας Joule εξαρτάται από τρεις παράγοντες: ρεύμα, αντίσταση και χρόνο. Αν και το ρεύμα βραχυκυκλώματος υπάρχει για μικρό χρονικό διάστημα, μπορεί να παραχθεί μεγάλη ποσότητα θερμότητας λόγω του υψηλού ρεύματος. Αυτή η θερμότητα απελευθερώνεται αργά σε σύντομο χρονικό διάστημα (συνήθως λίγα λεπτά) μετά το βραχυκύκλωμα, με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας. Καθώς ο χρόνος αυξάνεται, η θερμότητα Joule διαχέεται κυρίως στο περιβάλλον και η θερμοκρασία της μπαταρίας αρχίζει να πέφτει. Έτσι, θεωρείται ότι η αστοχία βραχυκυκλώματος της μπαταρίας συμβαίνει γενικά τη στιγμή του βραχυκυκλώματος και σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα στη συνέχεια.
Το φαινόμενο της διόγκωσης αερίου εμφανίζεται συχνά στη δοκιμή βραχυκυκλώματος της μπαταρίας λιθίου εύκαμπτης συσκευασίας, το οποίο θα πρέπει να προκαλείται από τους ακόλουθους λόγους. Το πρώτο είναι η αστάθεια του ηλεκτροχημικού συστήματος, δηλαδή η οξειδωτική ή αναγωγική αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη που προκαλείται από το υψηλό ρεύμα που διέρχεται από τη διεπαφή μεταξύ του ηλεκτροδίου και του ηλεκτρολύτη, και τα προϊόντα αερίου γεμίζονται στη συσκευασία αλουμινίου-πλαστικού. Η διόγκωση παραγωγής αερίου που προκαλείται από αυτόν τον λόγο είναι πιο εμφανής σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, επειδή οι παράπλευρες αντιδράσεις αποσύνθεσης ηλεκτρολυτών είναι πιο πιθανό να συμβούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, ακόμη και αν ο ηλεκτρολύτης δεν υποστεί πλευρικές αντιδράσεις αποσύνθεσης, μπορεί να εξατμιστεί μερικώς από θερμότητα Joule, ειδικά για συστατικά ηλεκτρολύτη με χαμηλή τάση ατμών. Η διόγκωση παραγωγής αερίου που προκαλείται από αυτή την αιτία είναι πιο ευαίσθητη στη θερμοκρασία, δηλαδή, η διόγκωση ουσιαστικά εξαφανίζεται όταν η θερμοκρασία του στοιχείου πέσει σε θερμοκρασία δωματίου. Ωστόσο, ανεξάρτητα από την αιτία παραγωγής αερίου, η αυξημένη πίεση αέρα στο εσωτερικό της μπαταρίας κατά τη διάρκεια βραχυκυκλώματος θα επιδεινώσει το ξηρό ράγισμα της συσκευασίας από αλουμίνιο-πλαστικό και θα αυξήσει την πιθανότητα αστοχίας.
Με βάση την ανάλυση της διαδικασίας και του μηχανισμού αστοχίας βραχυκυκλώματος, η ασφάλεια του λιθίου εύκαμπτης συσκευασίαςμπαταρίεςμπορεί να βελτιωθεί από τις ακόλουθες πτυχές: βελτιστοποίηση του ηλεκτροχημικού συστήματος, μείωση της θετικής και αρνητικής αντίστασης του αυτιού και βελτίωση της αντοχής της συσκευασίας από αλουμίνιο-πλαστικό. Η βελτιστοποίηση του ηλεκτροχημικού συστήματος μπορεί να πραγματοποιηθεί από διάφορες οπτικές γωνίες, όπως θετικά και αρνητικά ενεργά υλικά, αναλογία ηλεκτροδίων και ηλεκτρολύτη, έτσι ώστε να βελτιωθεί η ικανότητα της μπαταρίας να αντέχει το παροδικό υψηλό ρεύμα και τη βραχυχρόνια υψηλή θερμότητα. Η μείωση της αντίστασης ωτίδας μπορεί να μειώσει την παραγωγή και τη συσσώρευση θερμότητας Joule σε αυτήν την περιοχή και να μειώσει σημαντικά την επίδραση της θερμότητας στην ασθενή περιοχή της συσκευασίας. Η βελτίωση της αντοχής της συσκευασίας αλουμινίου-πλαστικού μπορεί να επιτευχθεί με τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων στη διαδικασία κατασκευής της μπαταρίας, μειώνοντας σημαντικά την εμφάνιση ξηρής ρωγμής, πυρκαγιάς και έκρηξης.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-13-2023