У порівнянні з іншими циліндричними та квадратними батареями, гнучка упаковкалітієві батареїстають все більш популярними у використанні завдяки перевагам гнучкого дизайну розміру та високої щільності енергії. Випробування на коротке замикання є ефективним способом оцінки гнучкої упаковки літієвих батарей. У цьому документі аналізується модель відмови випробування короткого замикання батареї, щоб виявити основні фактори, що впливають на несправність короткого замикання; аналізує модель відмови, виконуючи приклад перевірки за різних умов і дає пропозиції щодо підвищення безпеки літієвих батарей з гнучкою упаковкою.
Коротке замикання гнучкоїупаковка літієвих батарейзазвичай включає витік рідини, сухий крекінг, пожежу та вибух. Витік і сухе розтріскування зазвичай відбуваються в слабкій зоні пакета вушок, де сухе розтріскування алюмінієвого пакета можна чітко побачити після випробування; Пожежа та вибух є більш небезпечними нещасними випадками на виробництві, і причиною, як правило, є бурхлива реакція електроліту за певних умов після сухого розтріскування алюмінієвого пластику. Таким чином, порівняно з випробуванням на коротке замикання гнучкої упаковки літієвої батареї, стан алюмінієво-пластикової упаковки є ключовим фактором, що призводить до відмови.
Під час випробування на коротке замикання напруга холостого ходуакумулятормиттєво падає до нуля, у той час як через ланцюг проходить великий струм і утворюється джоулеве тепло. Величина джоулева тепла залежить від трьох факторів: струму, опору і часу. Незважаючи на те, що струм короткого замикання існує протягом короткого проміжку часу, велика кількість тепла все одно може вироблятися через великий струм. Це тепло повільно виділяється протягом короткого періоду часу (зазвичай через кілька хвилин) після короткого замикання, що призводить до підвищення температури батареї. Зі збільшенням часу джоулеве тепло в основному розсіюється в навколишнє середовище, і температура батареї починає падати. Таким чином, передбачається, що відмова батареї від короткого замикання зазвичай виникає в момент короткого замикання та через відносно короткий проміжок часу після цього.
Явище вибухання газу часто виникає під час випробування на коротке замикання літієвої батареї з гнучкою упаковкою, що має бути викликано наступними причинами. Перший - це нестабільність електрохімічної системи, тобто окислювальний або відновний розпад електроліту, викликаний сильним струмом, що проходить через межу розділу між електродом і електролітом, і газоподібні продукти заповнюються в алюмінієво-пластиковій упаковці. Зростання газоутворення, викликане цією причиною, є більш очевидним за умов високої температури, оскільки побічні реакції розкладання електроліту частіше відбуваються за високих температур. Крім того, навіть якщо електроліт не зазнає побічних реакцій розкладання, він може бути частково випарований під дією тепла Джоуля, особливо для компонентів електроліту з низьким тиском пари. Випуклість утворення газу, спричинена цією причиною, більш чутлива до температури, тобто випуклість в основному зникає, коли температура клітини падає до кімнатної. Однак, незалежно від причини газоутворення, підвищений тиск повітря всередині батареї під час короткого замикання посилить сухе розтріскування алюмінієво-пластикової упаковки та збільшить ймовірність виходу з ладу.
На основі аналізу процесу та механізму виходу з ладу короткого замикання безпечність гнучкої упаковки літіюбатареїможна покращити з таких аспектів: оптимізація електрохімічної системи, зменшення позитивного та негативного опору вуха та підвищення міцності алюмінієво-пластикової упаковки. Оптимізацію електрохімічної системи можна проводити з різних точок зору, наприклад, позитивних і негативних активних матеріалів, співвідношення електродів і електроліту, щоб покращити здатність батареї витримувати перехідний високий струм і короткочасне високе нагрівання. Зменшення опору наконечника може зменшити утворення та накопичення тепла Джоуля в цій зоні та значно зменшити вплив тепла на слабку ділянку упаковки. Підвищення міцності алюмінієво-пластикової упаковки може бути досягнуто шляхом оптимізації параметрів у процесі виготовлення батареї, значно зменшивши виникнення сухого розтріскування, пожежі та вибуху.
Час публікації: 13 квітня 2023 р