Com o rápido desenvolvimento da indústria de veículos elétricos, as baterias de íon de lítio são amplamente utilizadas no campo das baterias de energia devido à sua alta densidade de energia, sem efeito de memória e alta segurança, etc. Devido à particularidade dos veículos elétricos, a segurança da bateria também é proposta Requisitos mais elevados, como veículos elétricos em caso de colisão e outros incidentes de segurança, a necessidade de energia da bateria não é fogo, explosão, para garantir a segurança dos ocupantes, de modo que no experimento de segurança da bateria de energia inclui extrusão, acupuntura, etc. O teste da segurança da bateria de iões de lítio nos casos mais extremos de abuso, a passagem desses testes de segurança severos, é o padrão final para avaliar a segurança de uma bateria de iões de lítio.
No teste de extrusão, a bateria de iões de lítio é a primeira concha deformada e, em seguida, começou a formar a extrusão celular, devido ao processo de estiramento a seco atual para preparar o diafragma na baixa e diagonal de baixa intensidade, de modo que o núcleo Deformação até certo ponto, o diafragma será a primeira fratura ocorrida no lateral, resultando em contato direto com a bateria de iões de lítio positiva e negativa, um curto-circuito, a liberação instantânea de grandes quantidades de calor, resultando em película SEI negativa, material ativo de eletrodo positivo e reação de decomposição de eletrólito, Conduzir a bateria de iões de lítio desenfreada, eventualmente levando ao fogo e à explosão da bateria de iões de lítio.
A fim de evitar o impedimento térmico das baterias de iões de lítio no teste de extrusão e para melhorar a segurança das baterias de iões de lítio, o mecanismo de remoção térmica de baterias de iões de lítio no teste de extrusão precisa ser ainda estudado para produzir baterias de íon de lítio Design de segurança direcionado, aumentando a segurança das baterias de íons de lítio no teste de extrusão. Vejamos os últimos resultados de pesquisa do MIT.
Juner Zhu e outros no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estudaram o mecanismo de fuga térmica de baterias de iões de lítio no processo de extrusão axial usando uma bateria 18650 e realizaram uma análise de simulação usando o modelo de análise de elementos finitos, o que reduziu as diferenças Pressão axial sobre a bateria de iões de lítio, os resultados da análise obtidos na verificação da tomografia computadorizada, a análise de simulação descobriu que dois podem explicar o teste de compressão que causa o curto-circuito da bateria de íons de lítio.
Como a bateria 18650 geralmente é montada verticalmente na bateria de energia, a compressão axial é a principal causa da deformação da bateria de íons de lítio quando a bateria é descartada ou similar. Portanto, Juner Zhu estuda principalmente a bateria sob pressão axial A deformação do curto-circuito da bateria de iões de lítio causada pelo mecanismo de alguns modelos tradicionais, devido ao pressuposto de que a bateria interna de íon de lítio é um todo homogêneo, está prevista no teste de compressão axial da bateria 18650, não pode prever com precisão os resultados do teste, principalmente devido à bateria de iões de lítio A estrutura especial da célula, resultando nas baterias superior e inferior não são exatamente as mesmas, ao mesmo tempo em que a estrutura única da bateria da bateria de íon de lítio (isto é, o positivo) permite que a bateria de íon de lítio sob pressão axial possa ser incluída Antes do curto-circuito, provoca curto-circuito da bateria de iões de lítio.
A bateria 18650 é composta principalmente de três partes: válvula de segurança, núcleo e concha de aço de baixo carbono. A válvula de segurança é geralmente coeficiente de temperatura positivo, válvula de segurança de alumínio e terminal positivo de aço inoxidável, vedantes a gás e outros componentes, baterias do positivo, negativo e diafragma A composição do material ativo no eletrodo positivo do teste é LiCoO2. A velocidade de carga da carga axial é de 5 mm / min e todas as células de teste foram totalmente descarregadas antes do teste (SOC = 0). Os resultados iniciais mostram que a bateria 18650 O teste de pressão axial mostrou um aumento lento na pressão - aumento rápido - um ligeiro declínio - a tendência do aumento rápido, e os testes de voltagem mostraram que a deformação da bateria 18650 falharia no caso de 4mm, e através do teste descobriu que 18650 A queda de tensão da bateria foi causada principalmente pelo curto-circuito interno da bateria e não pela desconexão da estrutura interna. Para estudar o mecanismo de falha 18650 sob pressão axial, o Juner Zhu também analisou o uso do software de elementos finitos. O material no modelo O principal uso do modelo elástico-plástico, e considerando as características anisotrópicas de vários materiais, o modelo contém milhões de unidades de computação, A velocidade de carregamento para a carga é ajustada para 1 m / s. Os resultados da simulação reproduzem a deformação da bateria 18650 sob carga axial. Primeiro, a caixa na parte superior da bateria começa a deformar plasticamente. Após a deformação exceder 1 mm , A deformação do invólucro começou a espremer a parte superior do núcleo da bateria, com o grau de deformação aumentado, o núcleo começou a aparecer deformado, resultando em uma ligeira queda de pressão na curva e, em seguida, com a carcaça da bateria e a área de contato da célula A curva de pressão mostra uma tendência de aumento rápido. Os resultados da varredura CT também verificam a análise acima, a deformação experimental da bateria ocorre principalmente na superestrutura, a bateria quase não é deformação sob a mudança.
A desmontagem da bateria 18650 após o teste mostra que, embora a célula tenha sofrido uma deformação severa, mas o positivo e negativo não quebrou, mas em vez do diafragma a uma distância de 1,3 mm da borda superior de uma fenda, que levou diretamente à bateria Ocorre um curto-circuito e a tensão cai repentinamente, e a rachadura pode ser causada pela intrusão da borda afiada da folha metálica. Além disso, a espessura do separador diminui grandemente em algumas posições, principalmente devido à escuridão comprimida pressionando a célula .
A partir dos resultados de análise acima, a pressão axial causou o curto-circuito da bateria 18650 podem ser os seguintes motivos principais.
1. O invólucro contata os eletrodos positivos e negativos através do diafragma rompido
2. Contato positivo e negativo através da ruptura do diafragma
3. Contato positivo e negativo através da área mais fina do diafragma
4. A válvula de segurança é espremida, contato com as baterias
A partir dos resultados do teste, quando a deformação axial da bateria 18650 atinge 4mm irá provocar um curto-circuito interno, ele deve ser particularmente considerado no projeto da segurança da bateria. Além disso, devido à deformação na pressão axial ocorre principalmente na parte superior da bateria 18650 O topo do design de segurança da bateria 18650 também tem um cuidado especial.
