V porovnaní s inými valcovými a štvorcovými batériami flexibilné balenielítiové batériesa stávajú čoraz obľúbenejšími vďaka výhodám flexibilného rozmerového dizajnu a vysokej hustote energie.Testovanie skratu je efektívny spôsob hodnotenia flexibilných obalových lítiových batérií.Tento článok analyzuje model zlyhania testu skratu batérie s cieľom zistiť hlavné faktory ovplyvňujúce zlyhanie skratu;analyzuje model zlyhania vykonaním overenia príkladov za rôznych podmienok a poskytuje návrhy na zlepšenie bezpečnosti flexibilných obalových lítiových batérií.
Skratové zlyhanie ohybnéhobalenie lítiových batériízvyčajne zahŕňa únik kvapaliny, suché praskanie, požiar a výbuch.Únik a praskanie za sucha sa zvyčajne vyskytuje v slabej oblasti obalu s okami, kde je možné po skúške zreteľne vidieť praskanie hliníkového obalu za sucha;požiar a výbuch sú nebezpečnejšie bezpečnostné výrobné havárie a príčinou je zvyčajne prudká reakcia elektrolytu za určitých podmienok po suchom prasknutí hliníkového plastu.V porovnaní s testom skratu flexibilného obalu lítiovej batérie je teda stav hliníkovo-plastového obalu kľúčovým faktorom vedúcim k poruche.
Pri skratovej skúške je napätie naprázdno vbatérieokamžite klesne na nulu, pričom obvodom prechádza veľký prúd a vytvára sa Jouleovo teplo.Veľkosť Joulovho tepla závisí od troch faktorov: prúdu, odporu a času.Aj keď skratový prúd existuje krátkodobo, stále môže byť generované veľké množstvo tepla v dôsledku vysokého prúdu.Toto teplo sa pomaly uvoľňuje v krátkom čase (zvyčajne niekoľko minút) po skrate, čo má za následok zvýšenie teploty batérie.S pribúdajúcim časom sa Joule teplo hlavne rozptýli do okolia a teplota batérie začne klesať.Predpokladá sa teda, že skratová porucha batérie vo všeobecnosti nastáva v momente skratu a v relatívne krátkom časovom období potom.
Fenomén vydutia plynu sa často vyskytuje pri teste skratu flexibilnej obalovej lítiovej batérie, čo by malo byť spôsobené nasledujúcimi dôvodmi.Prvým je nestabilita elektrochemického systému, tj oxidačný alebo redukčný rozklad elektrolytu spôsobený vysokým prúdom prechádzajúcim rozhraním medzi elektródou a elektrolytom a plynné produkty sú plnené do hliníkovo-plastového obalu.Vydutie tvorby plynu spôsobené týmto dôvodom je zreteľnejšie pri podmienkach vysokej teploty, pretože vedľajšie reakcie rozkladu elektrolytu sa pravdepodobne vyskytujú pri vysokých teplotách.Okrem toho, aj keď elektrolyt nepodlieha vedľajším reakciám rozkladu, môže sa čiastočne odpariť Joulovým teplom, najmä v prípade zložiek elektrolytu s nízkym tlakom pár.Vydutie tvorby plynu spôsobené touto príčinou je citlivejšie na teplotu, tj vydutie v podstate zmizne, keď teplota článku klesne na izbovú teplotu.Bez ohľadu na príčinu tvorby plynu však zvýšený tlak vzduchu vo vnútri batérie počas skratu zhorší suché praskanie hliníkovo-plastového obalu a zvýši pravdepodobnosť poruchy.
Na základe analýzy procesu a mechanizmu skratového zlyhania je bezpečnosť flexibilného balenia lítiabatériemožno zlepšiť z nasledujúcich aspektov: optimalizácia elektrochemického systému, zníženie kladného a záporného odporu uší a zlepšenie pevnosti hliníkovo-plastového obalu.Optimalizácia elektrochemického systému môže byť vykonaná z rôznych uhlov, ako sú pozitívne a negatívne aktívne materiály, pomer elektród a elektrolyt, aby sa zlepšila schopnosť batérie odolávať prechodnému vysokému prúdu a krátkodobo vysokému teplu.Zníženie odporu výstupkov môže znížiť tvorbu a akumuláciu Joulovho tepla v tejto oblasti a výrazne znížiť vplyv tepla na slabú oblasť obalu.Zlepšenie pevnosti hliníkovo-plastového obalu je možné dosiahnuť optimalizáciou parametrov v procese výroby batérie, čím sa výrazne zníži výskyt suchého praskania, požiaru a výbuchu.
Čas odoslania: 13. apríla 2023