Благодаря быстрому развитию отрасли электромобилей литий-ионные батареи широко используются в области батарей питания из-за их высокой плотности энергии, отсутствия эффекта памяти и высокой безопасности и т. Д. Из-за особенностей электрических транспортных средств также предлагается безопасность батареи Более высокие требования, такие как электрические транспортные средства в случае столкновения и другие инциденты с безопасностью, требуют от батареи энергии не огня, взрыва, чтобы обеспечить безопасность пассажиров, поэтому в экспериментах по безопасности аккумуляторной батареи включают экструзию, иглоукалывание и так далее Тестирование безопасности литий-ионных батарей в самых экстремальных случаях злоупотребления, принятие этих жестких тестов безопасности, является окончательным стандартом для оценки безопасности литий-ионного аккумулятора.
В испытании на экструзию литиево-ионная батарея сначала деформирует оболочку, а затем начинает формировать экструзионную камеру из-за текущего процесса сухого растяжения для подготовки диафрагмы в поперечном и диагональном направлении более низкой прочности, поэтому сердечник Деформация в определенной степени, диафрагма будет первым переломом, имевшим место в боковом направлении, что приводит к прямому контакту с положительной и отрицательной литий-ионной батареей, короткому замыканию, мгновенному высвобождению большого количества тепла, что приводит к отрицательной пленке SEI, активному активному электроду положительного электрода и реакции разложения электролита, Приведите в действие литиево-ионный аккумулятор с тепловой изоляцией, что в конечном итоге приведет к пожару и взрыву литий-ионной батареи.
Чтобы избежать термического утечки литий-ионных батарей в экструзионном испытании и повышения безопасности литий-ионных батарей, механизм термического разгона в литиево-ионных батареях во время испытания на экструзию необходимо дополнительно изучить, чтобы сделать литий-ионные батареи Целенаправленная конструкция безопасности, тем самым повышая безопасность литий-ионных батарей в экструзионном тесте. Давайте рассмотрим последние результаты исследований MIT.
Юнер Чжу и другие в Массачусетском технологическом институте (Массачусетский технологический институт) изучили механизм термического утечки литий-ионных батарей в процессе осевой экструзии с использованием батареи 18650 и провели имитационный анализ с использованием модели конечных элементов, что уменьшило различия Осевое давление на литиево-ионную батарею, результаты анализа получили проверку КТ, анализ моделирования показал, что два могут объяснить, что испытание на сжатие вызывает причиной короткого замыкания на литиево-ионный аккумулятор.
Поскольку батарея 18650 обычно собирается вертикально в батарейном блоке питания, осевое сжатие является основной причиной деформации литиево-ионной батареи при падении аккумуляторной батареи или тому подобное. Поэтому Juner Zhu в основном изучает аккумулятор под осевым давлением Деформация короткого замыкания на литиево-ионной батарее, вызванная механизмом некоторых традиционных моделей, из-за предположения, что внутренняя литий-ионная батарея является однородным целым, предсказано в осевом испытании на сжатие батареи 18650, не может точно предсказать результаты испытаний, в основном из-за литий-ионной батареи Специальная структура ячейки, в результате чего верхняя и нижняя батареи не совсем одинаковы, в то же время, когда литий-ионная батарея (то есть положительная) уникальная конструкция позволяет литий-ионный аккумулятор под осевым давлением быть включенным Перед возникновением короткого замыкания он вызывает короткое замыкание литиево-ионного аккумулятора.
Батарея 18650 состоит в основном из трех частей: предохранительного клапана, сердечника и корпуса из углеродистой стали. Предохранительный клапан обычно представляет собой положительный температурный коэффициент материала, алюминиевый предохранительный клапан и положительный вывод из нержавеющей стали, газовые уплотнения и другие компоненты, батареи из положительной, отрицательной и диафрагменной , Состав активного материала в положительном электроде теста LiCoO2. Скорость загрузки осевой нагрузки составляет 5 мм / мин, и все тестовые ячейки полностью разряжены до испытания (SOC = 0). Результаты испытаний показывают, что батарея 18650 Испытание на осевое давление показало медленный подъем давления - быстрый подъем - небольшое снижение - тенденция быстрого подъема, а тесты напряжения показывают, что деформация батареи 18650 потерпит неудачу в случае 4 мм, и в результате теста было обнаружено, что 18650 Падение напряжения батареи было вызвано главным образом внутренним коротким замыканием батареи, а не отключением внутренней структуры. Чтобы изучить механизм отказа 18650 при осевом давлении, Юнер Чжу также проанализировал его с помощью программного обеспечения конечных элементов. Материал в модели Основное использование эластично-пластической модели и рассмотрение анизотропных характеристик различных материалов, модель содержит миллионы вычислительных единиц, Скорость загрузки до нагрузки устанавливается равной 1 м / с. Результаты моделирования воспроизводят деформацию батареи 18650 при осевой нагрузке. Сначала корпус в верхней крышке батареи начинает пластически деформироваться. После деформации превышает 1 мм Деформация оболочки начала сжимать верхнюю часть сердечника батареи с увеличением степени деформации, сердцевина начала деформироваться, что привело к небольшому перепаду давления на кривой, а затем с оболочкой батареи и площадью контакта ячейки Кривая давления показывает тенденцию к быстрому увеличению. Результаты сканирования по КТ также подтверждают приведенный выше анализ, экспериментальная деформация батареи происходит главным образом в надстройке, батарея практически не деформируется при изменении.
Разборка батареи 18650 после испытания показывает, что хотя ячейка подверглась сильной деформации, но положительная и отрицательная не нарушались, а вместо диафрагмы на расстоянии 1,3 мм от верхнего края трещины, которая приводила непосредственно к батарее Короткое замыкание происходит, и напряжение внезапно падает, и трещина может быть вызвана вторжением острой кромки металлической фольги. Кроме того, толщина сепаратора значительно уменьшается в некоторых положениях, главным образом из-за нажатой оболочки, прижимающей ячейку ,
Из приведенных выше результатов анализа осевое давление, вызванное коротким замыканием батареи 18650, может быть следующими основными причинами.
1. Оболочка контактирует с положительным и отрицательным электродами через раздробленную диафрагму
2. Положительный и отрицательный контакт через разрыв диафрагмы
3. Положительный и отрицательный контакт через более тонкую область диафрагмы
4. Предохранительный клапан сжимается, контактирует с аккумуляторами
Из результатов испытаний, когда осевая деформация батареи 18650 достигает 4 мм, произойдет внутреннее короткое замыкание, ее необходимо особо учитывать в конструкции безопасности аккумуляторной батареи. Кроме того, деформация происходит главным образом в верхней части батареи 18650 под осевым давлением, Верхняя часть конструкции безопасности батареи 18650 также имеет особую осторожность.
