리튬 이온 배터리 안전 테스트의 경우, 찌르기 테스트는 종종 가장 어려운이며, 배터리의 전체 에너지 단락 짧은 시간 (최대 60 년대에 발표 될 예정이다 에너지의 70 %)이 시점 릴리스 될 것으로 이어질 것입니다 단락 점 온도는 단시간에 급격하게 상승하고, 그 다음 열 폭주 결과 연쇄 반응을 발생시킨다. 리튬 이온 전지의 밀봉 구조 때문에, 리튬 이온 전지의 실험을 니들 링 이전 연구는 배터리 위험 만 남을 때 연기, 화재 및 폭발의 외부 관찰 할 때, 이에 따라 대부분 '합리적인 가정'를 기반으로 제조 된 정책을 개선 종종 추론에 의해 반응 프로세스 니들 내부의 리튬 이온 전지에 대한.
최근 직접 반응 니들 프로세스 내에서 리튬 이온 전지를 관찰 할 수있는 방법을 고안 다른 와세다을 TokihikoYokoshima 실시간 관찰 찌름 시험에서 리튬 이온 전지의 내부 구조의 변화를 달성하기 위해 폴 피스, 처리 가스를 내부 등에 그리고 나서 리튬 이온 배터리 안전 설계에 대해 더 잘 안내합니다.
TokihikoYokoshima 관찰 방법은 소프트 팩 전지 특수 구조 설계를 통해 점 형상 X 선 광원부 X 선 해제, 아래, 및 X 선 CT와 카메라 촬상 카메라의 우측은, 카메라를 실현할 수있어서, 상기 X 선 리튬 이온 배터리의 고속 이미징, CT 카메라는 고해상도 이미징을 구현할 수 있습니다.
리튬 이온 전지의 단락 영향 분석 프로세스를 용이하게하기 위해, Tokihiko Yokoshima 리튬 이온 배터리는도 1에 도시 된 구조와 동일하다., 양극 및 음극 전지 셀의 쌍으로 이루어진 각각의 셀은 병렬로 접속 된 복수의 전지 셀이된다 , 찌르기 시험이 전지 단락 배터리와 자극 단편의 수와 니들 링은 중요한 단락 통과 전지 셀의 개수를 일으킨다. 때 단지 두 전극 단락 배터리 셀 것 쇼트보다 심각하게는, 그 전체 배터리 전원이 단락 점을 통과하게 말할 수도 짧은 단락 지점을 통해 발생할 수있는 병렬 그에 연결된 다른 셀이다, 리튬 이온 전지의 구조적 특성에서 다량의 열이, 우리가 알 수 전지 용량보다 더 작은 바늘 찌름 시험의 작은 직경을 사용한다는 것을 의미 단락 점을 발생하는 심각한 결과, 바늘 큰 열 폭주의 위험성 느린 속도.
컴퓨터 단층 촬영 (60) MAH의 420mAh (EJ) 및 후와 시험 전의 860mAh의 전지 모듈 (KN) 구조 위에 작은 의해 얻어진 60mAh (AD)를 이용하여 다음도 방송,도 낮은 용량에서 알 수 큰 변화없이 단지 핀홀 실험 셀 구조를 떠나는 60mAh 배터리 니들 링 한 후, 더 전지의 열 폭주가 발생하지 않는다. 420mAh의 전지를 단락 시험 후, 내부 전극 코어, 표시 사이의 거리를 크게 증가 CT 영상은 배터리를 알 수 침술 실험 심각한 중요한 세포 가스에 나타날 수 있지만. 860mAh 배터리 찌름 시험에서 배출 가스의 양에서 전지의 내부에, 배터리는, 고창 있었다 상당한 증가가 발생 내부 전극층 사이의 층 간격은, 제 1 포지티브 전극 층을 완전히 860mAh의 전지 용량은, 내부의 리튬 이온 전지의 열 폭주가 실험 니들의 과정에서 발생하는 표시 손상된다.
다음 그림은 X 선으로 촬영 한 420mAh 배터리의 바늘 펀칭 과정을 보여줍니다. 바늘이 0.2mm 이내에 배터리에 삽입되면 배터리 내부에 단락 지점이 형성되고 그 다음 배터리 코어의 첫 번째 및 두 번째 층 전극이 이어지는 것을 볼 수 있습니다. 그들 사이의 거리가 증가하기 시작하여, 단락으로 인해 셀이 가스를 생성하기 시작했음을 나타내지 만, 200ms 후에 두 전극 사이의 거리가 다시 떨어지기 시작하고 전극층 사이의 간격이 원래 크기로 돌아왔다. 강철 바늘 이 시점에서 강철 바늘 끝의 곡률 반경이 20um에서 100um로 증가하여 바늘이 무딘 상태로 바뀌 었습니다. 주로 단락 회로의 큰 전류가 강철 바늘의 날카로운 부분을 녹여서 배터리의 내부 단락을 일으켰 기 때문입니다. 배터리의 외부 전압 변화는이 결과를 확인할 수 있습니다. 전체 프로세스 동안 배터리 전압은 처음에 4.2V에서 3.6V로 감소한 다음 다시 3.8V로 감소하고 3.8V에서 안정화되었습니다. 이것은 바늘 펀칭 프로세스 중에 배터리가 처음으로 발생했음을 나타냅니다. 단락 되었으나 단락 지점이 끊어져서 강철 바늘이 부분적으로 녹 았음을 나타냅니다.
다음 그림은 X- 선으로 촬영 한 860mAh 배터리의 2 층 전극 이미지를 보여줍니다. 강철 바늘로 인한 리튬 이온 배터리의 단락 후에 전극의 처음 5 개 층이 모두 영향을 받고 단락 된 배터리가 많은 열을 발생시키는 것을 확인했습니다. 전극의 처음 5 개 층 사이의 전해질이 비등 증발하고, 극 부분 사이의 거리가 상당히 증가하고, 단락 지점에서 백색 연기가 새어 나오는 것을 볼 수있다. 단락 시험 후 강철 팁의 곡률 반경 20um에서 200um으로 증가하면 단락시 860mAh 배터리가 생성하는 전류는 더 커지지 만 강철 바늘 끝이 녹 으면 단락 지점도 빠르게 끊어 지므로 결국 배터리 전압이 안정화되는 경향이 있습니다.
다음 다이어그램 인해 바늘 않는 정말로 자극 편을 관통하는 시작 둔화 바늘 있지만 전극의 결과 변형 860mAh의 전지 층 (7)을 볼 수있는 천공 단락 비디오를 표시 전극이어서 천공, 폴부 또한 고온 자극 편 사이의 전해질의 단락 점이 모두가 배터리로부터 방출 리튬 이온 전지 흰 연기의 외부로부터 관찰 할 수있는 증가 된 자극 편 사이의 층간 간격이 결과적으로 기화하면서 변형이 공개 될 배터리의 전압은 단락이 발생한 후 배터리 전압의 급격한 저하를 보지만 전압이 회복되어 안정화되어 단락이 발생한 후 단락 지점이 빠르게 단절되었음을 나타냅니다.
위의 과정에서 테스트 한 배터리는 안정적 이었지만 배터리와 스틸 바늘의 온도는 계속 천천히 상승했으며 배터리는 여전히 흰 연기를 뿜어 냈다 .32 초 후 폴 피스가 스틸 바늘쪽으로 움직이기 시작했다. 배터리는 또한 성장 연기 방출하면서 시트 증가 깊이, 고창 배터리 발생 온도는 급격히 100 ℃까지 올라 갔다.] C는, 열 폭주가 발생하는 배터리, 급속 승온 후 38 일이, 배터리 전압이 순간적으로 떨어진다.이 가리 초기 전지 회로 포인트가 완전히 전해액에 형성되고, 여전히 단락 점을 통해 전류가, 차단되지이다 선도 급속한 감소를 자극 편과 바늘 사이의 저항을 초래 폴 피스쪽으로 바늘 움직임을 누른 후 가열, 기화 전해질 32S 2 차 단락의 발생은 결국 열 폭주로 이어졌다.
외부 이미지가 관찰 및 전압 또는 반응기 내부 등을 추정하기위한 정보 수집에 오랜 시간 동안, 리튬 이온 전지 찌름 시험에 대한 이해를 기반으로 Tokihiko Yokoshima 첫 번째 방법은 실제로 실험을 '직접 볼'에있게 해준다 내부 리튬 이온 배터리의 구조적 변화는, 그래서 우리는 침술 실험의 전 과정에 대한보다 깊은 이해를 가지고, 큰 의미입니다 우리가 안전한 리튬 이온 배터리를 설계 할 수 있도록 도와줍니다.
