Mit der rasanten Entwicklung von Elektrofahrzeugindustrie, Lithium-Ionen-Batterien wegen der hohen Energiedichte werden keine Memory-Effekt und Sicherheitsvorteile weit verbreitet im Bereich der Energie-Batterie verwendet. Wegen der Besonderheit von Elektrofahrzeugen und damit die Sicherheit der Batterieleistung auch angehoben höhere Anforderungen, zum Beispiel, wenn die elektrischen Fahrzeugkollisionen und andere Unfälle ereignen, nicht Batterie Brand, Explosion, müssen und die Sicherheit der Insassen gewährleisten und somit wird die Leistung Batterie-Sicherheitstest Experiment umfasst Extrusion, Akupunktur etc. in extremem Missbrauch Lithium-Ionen-Batterie-Sicherheitstest beteiligt, die strengen Sicherheitsprüfungen bestanden werden kann, die ultimative Standard-Ionen-Batterie Sicherheitsbewertung eines Lithium.
In dem Kompressionstest wird das Lithium-Ionen-Batteriegehäuse zunächst verformt und dann gepresst, um zu beginnen Zelle bilden, aufgrund der derzeitigen Herstellungsverfahren Trocknen im lateralen Septum und diagonale Richtung geringere Festigkeit Dehnung, so Batterien wenn die Verformung einen bestimmten Wert erreicht, wird der Membranbruch seitlichen zuerst eintritt, was zu einem direkten Kontakt mit positiven und negativen Elektroden einer Lithium-Ionen-Batterie, Kurzschluss, sofortiger Freisetzung von großen Mengen an Wärme, auf den SEI-Film führt negativ, ein positives Elektrodenaktivmaterial und die Elektrolyt-Zersetzungsreaktion stattfindet, Führt zu einer thermischen Runaway-Lithium-Ionen-Batterie, die schließlich zum Brand und zur Explosion von Lithium-Ionen-Batterien führt.
Um eine Lithium-Ionen-Batterie thermal runaway tritt im Kompressionstest, die Erhöhung der Sicherheit der Lithium-Ionen-Batterie zu verhindern, ist es erforderlich, den Mechanismus des Auftretens eines thermischen Runaway in einem Lithium-Ionen-Batterie Extrusionstest, intensive Untersuchungen durchgeführt auf dem Lithium-Ionen-Akku, so dass Gezieltes Sicherheitsdesign und damit erhöhte Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien im Extrusionstest Werfen wir einen Blick auf die neuesten MIT-Forschungsergebnisse.
Juner MIT Zhu et al untersuchte den Mechanismus 18650 Zellen erfolgt während der axialen Kompression der Lithium-Ionen-Batterie zu thermal runaway, und der Simulation unter Verwendung von Finite-Elemente-Analyse-Modell, die unterschiedliche Reduktions Wirkung von Axialdruck der Lithium-Ionen-Batterie zu veranlassen, ein CT-Scan-Analyse erhaltenen Ergebnisse bestätigen, dass die Simulationsergebnisse, die gefundenen zwei Gründe für die Lithium-Ionen-Batterie verursachen ein Kurzschluss auftritt in dem Extrusionstest erklären können.
Da die Batterieleistung ist im allgemeinen vertikale 18650-Zellen in der Batteriepackung zusammengebaut fallen oder dergleichen auftritt, der Druck die Hauptursache axiale Druckverformung des Lithium-Ionen-Akku, so Juner Zhu Hauptbatterie unter axialer Verformungsmechanismus der Lithium-Ionen-Batterie zu Kurzschluss führt. da es einige herkömmliche Modell wird die interne Lithiumionen-Batterie angenommen ein homogenes Ganzes ist, und daher nicht die Ergebnisse vorhersagen kann, wenn die Vorhersage-18650 Zellen axiale Kompressionstest präzise, vor allem aufgrund der Lithium-Ionen-Batterie spezielle Struktur der Batterien, in nicht genau gleich in den oberen und unteren Batterien führt, und weil die Lithium-Ionen-Batterieabdeckung (d.h. positiv) die einzigartige Struktur des Lithium-Ionen-Akkus, so dass bei einem axialen Druck ausgesetzt, eingeschlossen sein kann Bevor ein Kurzschluss auftritt, verursacht dies einen Kurzschluss der Lithium-Ionen-Batterie.
Batterie 18650 besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Sicherheitsventil, Kern und kohlenstoffarmer Stahlmantel.Sicherheitsventil ist normalerweise positiver Temperaturkoeffizient des Materials, Aluminiumsicherheitsventil und Edelstahlpositiver Anschluss, Gasdichtungen und andere Bestandteile, Batterien von der positiven, negativen und Membrane Die Zusammensetzung des aktiven Materials in der positiven Elektrode des Tests ist LiCoO 2. Die Belastungsgeschwindigkeit der axialen Belastung beträgt 5 mm / min und alle Testzellen wurden vor dem Test vollständig entladen (SOC = 0). Die Testergebnisse zeigen, dass die Batterie 18650 Der axiale Drucktest zeigte einen langsamen Druckanstieg - einen schnellen Anstieg - einen leichten Rückgang - den Trend eines schnellen Anstiegs, und Spannungstests zeigen, dass die Verformung der 18650-Batterie bei 4 mm versagt und durch den Test 18650 ergab Der Spannungsabfall der Batterie wurde hauptsächlich durch den internen Kurzschluss der Batterie verursacht, nicht durch die Unterbrechung der internen Struktur. Um den Mechanismus des Versagens von 18650 unter axialem Druck zu untersuchen, analysierte Juner Zhu ihn auch unter Verwendung der Finite-Elemente-Software Die Hauptanwendung des elastisch-plastischen Modells und unter Berücksichtigung der anisotropen Eigenschaften verschiedener Materialien enthält das Modell Millionen von Recheneinheiten, Die Belastungsgeschwindigkeit wird auf 1 m / s eingestellt.Die Simulationsergebnisse stellen die Verformung der 18650 Batterie unter axialer Belastung dar. Zunächst beginnt sich das Gehäuse in der oberen Abdeckung der Batterie plastisch zu verformen.Nachdem die Verformung 1 mm überschreitet Die Deformation der Schale begann, den oberen Teil des Batteriekerns zu quetschen, wobei der Grad der Deformation anstieg, der Kern begann, verformt zu erscheinen, was zu einem leichten Druckabfall in der Kurve und dann mit der Batteriehülle und der Kontaktfläche der Zelle führte Die Druckkurve zeigt einen Trend des schnellen Anstiegs. CT-Scan-Ergebnisse bestätigen auch die obige Analyse, die experimentelle Batterie Verformung tritt hauptsächlich im Oberbau, die Batterie ist fast keine Verformung unter der Änderung.
Demontage der 18650 Batterie nach dem Test zeigt, dass obwohl die Zelle eine starke Verformung durchgemacht hat, aber die positive und negative nicht brechen, sondern anstelle der Membran in einem Abstand von 1,3 mm von der Oberkante eines Risses, die direkt zur Batterie geführt Ein Kurzschluss tritt auf und die Spannung fällt plötzlich ab, und der Riss kann durch das Eindringen der scharfen Kante der Metallfolie verursacht werden. Außerdem ist die Dicke des Separators an einigen Positionen stark verringert, hauptsächlich aufgrund der gedrückten Schale, die die Zelle drückt .
Aus den oben genannten Analyseergebnissen kann der durch die axiale Druck verursachte 18650-Batterie-Kurzschluss die folgenden Hauptgründe sein.
1. Die Hülle kontaktiert die positive und die negative Elektrode durch die gerissene Membran
2. Positiver und negativer Kontakt durch den Bruch der Membrane
3. Positiver und negativer Kontakt durch den dünneren Bereich der Membran
4. Sicherheitsventil ist zusammengedrückt, Kontakt mit Batterien
Wenn die axiale Verformung der Batterie 18650 4 mm erreicht, wird ein interner Kurzschluss ausgelöst, der bei der Prüfung des Batteriepakets besonders berücksichtigt werden muss. Zusätzlich tritt die Verformung hauptsächlich im oberen Teil der Batterie 18650 unter axialem Druck auf. Die Oberseite des 18650 Batteriesicherheitsdesigns hat auch besondere Sorgfalt.
