Buồng thử sốc nhiệt là một loại sản phẩm thử nghiệm cung cấp môi trường nhiệt độ cực cao và nhiệt độ cực thấp và trong thời gian ngắn cho thiết bị thử nghiệm môi trường sốc lạnh và nóng. Chủ yếu được sử dụng trong điện tử, truyền thông, vật liệu, thiết bị đo lường, nghiên cứu khoa học và các lĩnh vực khác về thử nghiệm an toàn và độ tin cậy của sản phẩm và thử nghiệm sàng lọc sản phẩm. Để thử nghiệm sản phẩm do giãn nở và co lại do nhiệt và dẫn đến thay đổi cấu trúc và hình thái hoặc hư hỏng vật lý, là thiết bị thử nghiệm môi trường lý tưởng cho phát triển công nghệ, sản xuất và kiểm soát chất lượng và các nghiên cứu khoa học và sản xuất khác.

Tùy thuộc vào trạng thái của mẫu trong quá trình thử nghiệm. Buồng thử sốc nhiệt được chia thành buồng sốc nhiệt tĩnh (mẫu đứng yên) và buồng sốc nhiệt động (mẫu di chuyển với giỏ mẫu), theo các cách khác nhau để di chuyển giỏ mẫu, buồng sốc nhiệt động có thể được chia thành hai loại nâng thẳng đứng và dịch chuyển ngang, buồng sốc nhiệt nâng thẳng đứng động chủ yếu được sử dụng để thử tải nhỏ (như mô-đun IC), buồng sốc nhiệt dịch chuyển ngang chủ yếu được sử dụng để thử sốc nhiệt độ của các mẫu tải lớn.

Buồng sốc nhiệt hai vùng được thảo luận trong bài viết này như sau:

1) Thể tích trong giỏ mẫu: 300 L
2) Phạm vi nhiệt độ giới hạn: -75 ~ +220 ℃
3) Phạm vi tác động nhiệt độ: -65 ~ +150 ℃
4) Thời gian chuyển đổi nhiệt độ: < 10 giây
5) Thời gian phục hồi nhiệt độ: ≤ 5 phút
6) Độ lệch nhiệt độ: ≤ ± 2,0 ℃
7) Biến động nhiệt độ: ≤ 0,5 ℃

1. Giới thiệu thiết bị

Buồng thử sốc nhiệt chủ yếu bao gồm vùng nhiệt độ cao, vùng nhiệt độ thấp, hệ thống sưởi, hệ thống làm lạnh tầng, hệ thống làm mát tuần hoàn nước, hệ thống truyền giỏ mẫu và hệ thống điều khiển. Hai vùng buồng sốc nhiệt là vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp, trong thử nghiệm sốc nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp, giỏ mẫu trước tiên ở vùng nhiệt độ cao theo nhiệt độ cài đặt để thử nghiệm nhiệt độ cao, lúc này vùng nhiệt độ thấp đang ở trạng thái làm mát trước. Khi chạy đến thời gian sốc nhiệt đã cài đặt, cơ cấu truyền sẽ di chuyển giỏ mẫu từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp. Sau khi di chuyển đến buồng nhiệt độ thấp, mẫu trong buồng nhiệt độ thấp theo nhiệt độ cài đặt để thử nghiệm nhiệt độ thấp. Lúc này vùng nhiệt độ cao đang ở trạng thái làm nóng trước, trong quá trình từ thử nghiệm sốc nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao, quá trình ngược lại với quy trình trên.

Các yêu cầu kiểm soát chính của buồng thử nghiệm này là:

1) Để đáp ứng yêu cầu làm việc của nhiệt độ làm mát trước của buồng thử nghiệm là -75℃ và thời gian phục hồi nhiệt độ <5 phút. Hệ thống làm lạnh áp dụng phương pháp làm lạnh chu trình làm lạnh tầng nhị phân, đưa ra một số yêu cầu nhất định trong trình tự khởi động của hai máy nén và điều khiển nhiều van làm lạnh và van bypass, đặc biệt là trong quá trình sốc nhiệt, việc điều chỉnh và kiểm soát lượng làm mát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của việc kiểm soát nhiệt độ.

2) Vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp được trang bị bộ gia nhiệt công suất cao, trong quá trình sốc nhiệt, cần giải quyết mâu thuẫn giữa gia nhiệt nhanh và kiểm soát nhiệt độ chính xác, điều này đưa ra yêu cầu cao hơn đối với việc kiểm soát bộ gia nhiệt, ngoài ra, bộ gia nhiệt vùng nhiệt độ thấp cũng cần có chức năng rã đông.

3) Hệ thống truyền giỏ mẫu áp dụng chế độ truyền xích có hiệu suất truyền cao, khi nhiệt độ bị tác động, yêu cầu nghiêm ngặt được đưa ra đối với việc điều khiển động cơ truyền động và định vị chính xác chuyển động của giỏ mẫu, độ chính xác của việc định vị giỏ mẫu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc niêm phong buồng nhiệt độ thấp và buồng nhiệt độ cao, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ giảm nhiệt độ và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ.

4) Để đảm bảo an toàn vận hành của buồng thử sốc nhiệt, hệ thống điều khiển thiết lập một số lượng lớn thông tin bảo vệ báo động, chẳng hạn như công tắc cửa buồng, báo động áp suất nước, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải máy nén, v.v., đưa ra yêu cầu về độ tin cậy cho quá trình xử lý tín hiệu báo động của hệ thống điều khiển.

2. Thực hiện sốc nhiệt độ nóng và lạnh

Ví dụ về sốc nhiệt độ tuần hoàn ở nhiệt độ cao 85 °C và nhiệt độ thấp -55 °C. Trước khi bắt đầu, quy trình thử nghiệm chỉnh sửa đầu tiên được thiết lập thông qua giao diện màn hình cảm ứng của bộ điều nhiệt. Khi bắt đầu, giỏ mẫu chứa mẫu sẽ tự động xác định hướng di chuyển theo vị trí. Sau khi di chuyển đến vùng nhiệt độ cao, hai bức tường bên của giỏ mẫu sẽ chia bên trong buồng nhiệt thành hai không gian khép kín độc lập và vùng nhiệt độ cao nơi đặt giỏ mẫu sẽ khởi động bộ gia nhiệt để thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ cao 85 °C và tại thời điểm này, vùng nhiệt độ thấp sẽ khởi động bộ phận làm lạnh để thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ làm mát trước -70 °C. Khi thời gian chạy của vùng nhiệt độ cao đạt đến 60 phút đã đặt, PLC sẽ nhận được tín hiệu kết thúc của thử nghiệm nhiệt độ cao do bộ điều nhiệt phát ra, hệ thống sẽ điều khiển động cơ di động để dẫn động giỏ mẫu từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp để di chuyển nhanh chóng. Trong quá trình di chuyển, vùng nhiệt độ thấp và vùng nhiệt độ cao sẽ thực hiện đối lưu không khí lạnh và nóng trong thời gian ngắn. Trong khi tải mẫu trong giỏ mẫu cũng sẽ đưa nhiệt ở vùng nhiệt độ cao vào vùng nhiệt độ thấp, nhiệt độ ở vùng nhiệt độ thấp sẽ tăng nhanh trong thời gian ngắn. Và trong thời gian chuyển đổi nhiệt độ 10 giây, giỏ mẫu sẽ nhanh chóng di chuyển vào vị trí.

Khi thời gian chạy thử nghiệm nhiệt độ thấp đạt 45 phút, PLC sẽ nhận được tín hiệu kết thúc của thử nghiệm nhiệt độ thấp, hệ thống sẽ điều khiển giỏ mẫu từ vùng nhiệt độ thấp đến vùng nhiệt độ cao để di chuyển nhanh chóng. Tương tự như vậy, trong quá trình di chuyển, nhiệt độ vùng nhiệt độ cao sẽ tăng do lượng lạnh lớn vào không khí. Khi giỏ mẫu được di chuyển nhanh đến vị trí, hệ thống sẽ khởi động bộ gia nhiệt vùng nhiệt độ cao ở công suất tối đa để làm nóng nhanh chóng. Và nhiệt độ sẽ trở lại 85 ℃ trong vòng năm phút, tại thời điểm đó, buồng nhiệt độ thấp sẽ thực hiện thử nghiệm kiểm soát nhiệt độ làm mát trước -70 ℃. Khi số chu kỳ hoàn tất, toàn bộ thí nghiệm chu kỳ sốc nhiệt độ kết thúc.

Vùng nhiệt độ thấp cũng có chức năng rã đông tự động. Sau khi kết thúc thử nghiệm sốc nhiệt, nhiệt độ rã đông và thời gian chạy có thể được cài đặt thông qua màn hình cảm ứng. Vì vậy, vùng nhiệt độ thấp để rã đông, giảm sự xuất hiện của sương giá ở vùng nhiệt độ thấp. Có lợi cho việc bảo vệ thiết bị làm lạnh.

3. Kết luận

Hệ thống điều khiển buồng thử nghiệm sốc nhiệt hai vùng thực hiện các yêu cầu làm việc của sốc nhiệt độ cao và thấp của buồng thử nghiệm, giải quyết mâu thuẫn giữa nhiệt độ tăng và giảm nhanh và kiểm soát nhiệt độ trong quá trình sốc nhiệt độ, và truyền giỏ mẫu ổn định và độ kín đáng tin cậy. Hiện tại, buồng thử nghiệm đang hoạt động tốt trong nhà sản xuất người dùng.

Pin lithium-ion và toàn bộ mẫu bao gồm pin không thể thay thế của người dùng/pin lithium-ion và thiết bị điện tử của chúng. Đối với pin không thể thay thế của người dùng, chúng nên được lắp vào các sản phẩm điện tử như một mẫu toàn bộ để thử nghiệm an toàn môi trường pin lithium-ion tiêu chuẩn; Đối với pin lithium-ion không thể thay thế của người dùng, chúng có thể được đặt trong các sản phẩm điện tử như một mẫu tổng thể hoặc pin lithium-ion có thể được tháo riêng để thử nghiệm an toàn môi trường pin lithium-ion tiêu chuẩn và nên ưu tiên thử nghiệm như một mẫu tổng thể. Vì có thể xảy ra hiện tượng thoát khí, khói, cháy và thậm chí nổ trong quá trình thử nghiệm nên cần thực hiện các biện pháp bảo vệ cần thiết, chẳng hạn như đặt mẫu trong thiết bị thông gió có chức năng chống nổ.

1.Áp suất không khí thấp

Mục đích thử nghiệm: Thử nghiệm áp suất thấp được sử dụng để mô phỏng tác động của điều kiện áp suất không khí thấp đến sự an toàn của pin lithium-ion trong quá trình vận chuyển bằng đường hàng không và mẫu không được bắt lửa, không nổ và không bị rò rỉ sau khi thử nghiệm. Dụng cụ và thiết bị: chẳng hạn như buồng chân không (hoặc buồng thử áp suất thấp) máy kiểm tra sạc và xả.

2. Chu kỳ nhiệt độ

Mục đích thử nghiệm: Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ pin lithium-ion được sử dụng để mô phỏng pin lithium-ion trong quá trình vận chuyển hoặc lưu trữ, tiếp xúc nhiều lần với môi trường nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao, thử nghiệm kiểm tra an toàn pin lithium-ion là sử dụng các thay đổi nhiệt độ nhanh và cực độ. Sau khi thử nghiệm, mẫu không được bắt lửa, không nổ và không bị rò rỉ. Các dụng cụ và thiết bị: chẳng hạn như buồng thử nhiệt độ, máy thử sạc và xả, v.v.

3.Rung động

Mục đích thử nghiệm: Thử nghiệm này mô phỏng các vấn đề an toàn như rò rỉ, cháy nổ của pin lithium-ion trong quá trình vận chuyển và mang vác. Các thiết bị và dụng cụ: như máy thử độ rung, máy thử sạc và xả, v.v.

Lưu ý: Kiểm tra độ rung của pin lithium-ion cần chú ý những điểm sau:

1) Phương pháp cố định mẫu phải đảm bảo tín hiệu rung được truyền chính xác đến mẫu, mẫu không bị biến dạng:

2) Mỗi ​​mẫu cần phải chịu được thử nghiệm rung động theo nhiều hướng khác nhau nhiều lần liên tiếp;

3) Về hướng thử nghiệm, vì hình dạng của pin lithium-ion có thể không đều, nên cần phải thử nghiệm theo chiều dọc. Ngoài ra, cần lưu ý rằng sau khi thử nghiệm rung pin lithium-ion, cũng cần phải có chu kỳ xả sạc (khuyến nghị nên sử dụng đồ gá chuyên dụng để đảm bảo quá trình rung không làm mẫu bị dịch chuyển và thay đổi giá trị G).

4. Sốc gia tốc

Mục đích thử nghiệm: Thử nghiệm va chạm tăng tốc pin lithium-ion là để mô phỏng quá trình mang hoặc vận chuyển pin lithium-ion sau khi gặp va chạm tăng tốc không gây ra cháy, nổ hoặc rò rỉ và các vấn đề an toàn khác. Dụng cụ và thiết bị: chẳng hạn như băng ghế thử nghiệm va chạm tăng tốc, máy kiểm tra sạc và xả, v.v.

Lưu ý: Kiểm tra sốc gia tốc của pin lithium-ion cần chú ý những điểm sau:

1) Thử nghiệm sốc gia tốc pin lithium-ion tương tự như thử nghiệm rung pin lithium-ion, cần chú ý đến phương pháp cố định mẫu, nhiều lần thử nghiệm của từng mẫu và hướng thử nghiệm.

2) Các biện pháp phòng ngừa đối với thử nghiệm va chạm tăng tốc cực đại của pin lithium-ion cũng giống như thử nghiệm va chạm tăng tốc của pin.

3) Ngoài ra, cần lưu ý rằng cũng cần có chu kỳ sạc xả sau khi thử nghiệm tăng tốc pin lithium-ion.

5. Thả

Hai mặt đầu của pin lithium-ion hình trụ và hình nút được thả rơi một lần, và bề mặt hình trụ được thả rơi hai lần, tổng cộng bốn lần thử nghiệm thả rơi: pin lithium-ion đối diện được thả rơi một lần ở mỗi bên, và tổng cộng sáu lần thử nghiệm được thực hiện; Thiết bị thử nghiệm thả rơi có thiết bị dành cho pin không thể thay thế của người dùng/pin lithium-ion được thả rơi một lần ở mỗi bên. Pin không được cháy, nổ hoặc rò rỉ.

Mục đích của thử nghiệm: Thử nghiệm này mô phỏng các lần rơi vô tình trong quá trình vận chuyển, mang vác và sử dụng (chẳng hạn như rơi từ ghế, bàn và tay) mà không gây ra các vấn đề về an toàn như rò rỉ, cháy nổ pin lithium-ion. Thử nghiệm này mô phỏng các lần rơi vô tình có thể lường trước được mà không tính đến các vấn đề về an toàn do rơi cố ý, vô lý và không lường trước được. Các dụng cụ và thiết bị: chẳng hạn như băng ghế thử nghiệm nhiều bậc tự do, máy thử sạc và xả, v.v.

Lưu ý: Kiểm tra thả rơi pin lithium-ion cần chú ý những điểm sau:

1) Mỗi ​​mẫu cần chịu được thử nghiệm thả rơi theo nhiều hướng khác nhau trong nhiều lần liên tiếp;

2) Cần phải thực hiện các biện pháp cần thiết để đảm bảo độ chính xác của hướng thử nghiệm và đảm bảo rằng biện pháp này không ảnh hưởng đến chuyển động rơi tự do;

3) Điều kiện thử nghiệm thả rơi pin lithium-ion cũng xem xét đến việc rơi vô tình trong quá trình sử dụng thực tế, vì vậy đối với một số loại pin lithium-ion cần thực hiện thử nghiệm thả rơi ở độ cao 1,5 m: Ngoài ra, cần lưu ý rằng pin lithium-ion cũng cần phải xả và sạc.

6.Sử dụng ở nhiệt độ cao

Mẫu phải được sử dụng với độ an toàn đủ ở nhiệt độ cao. Thử nghiệm sử dụng ở nhiệt độ cao sau đây được sử dụng để xác minh xem mẫu có đủ điều kiện hay không: mẫu đã sạc đầy được đặt trong buồng thử nghiệm nhiệt độ cao và nhiệt độ trong buồng thử nghiệm được đặt ở nhiệt độ sạc tối đa và nhiệt độ giới hạn trên khi xả của pin lithium-ion do nhà sản xuất chỉ định, nhiệt độ giới hạn sạc tối đa và nhiệt độ giới hạn trên khi xả của pin và giá trị tối đa là 80 °C. Sau khi nhiệt độ bề mặt của mẫu ổn định, mẫu được duy trì trong 7 giờ.

Mẫu phải đáp ứng một trong các yêu cầu sau:

1) ngắt mạch điện, không gây cháy nổ, rò rỉ;

2) Mạch điện không bị cắt, trong quá trình thử nghiệm ở nhiệt độ cao, phương pháp nạp xả vẫn tiếp tục thực hiện chu kỳ nạp xả, mẫu không được bắt lửa, không nổ và không bị rò rỉ.

Mục đích của thử nghiệm: Thử nghiệm này mô phỏng tính an toàn của pin lithium-ion khi sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao. Ví dụ, điện thoại di động đang ở chế độ chờ hoặc đang sạc trên xe bị bỏ quên trong xe ô tô đã tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong thời gian dài. Các dụng cụ và thiết bị: chẳng hạn như buồng thử nhiệt độ cao, máy thử sạc và xả, v.v.

Lưu ý: Kiểm tra nhiệt độ cao của pin lithium-ion cần chú ý những điểm sau:

1) thời gian giữ nhiệt độ cao 7 giờ để bắt đầu tính thời gian sau khi nhiệt độ bề mặt mẫu cân bằng, nếu thời gian của chu kỳ sạc xả lớn hơn 7 giờ, thời gian thử nghiệm nhiệt độ cao có thể được kéo dài đến cuối chu kỳ sạc và xả.

2) Lựa chọn nhiệt độ thử nghiệm là lựa chọn nhiệt độ giới hạn sạc trên của pin lithium-ion (như 40 ° C) và nhiệt độ giới hạn xả trên (như 55 ° C) Nhiệt độ giới hạn sạc trên của pin (như 45 ° C) và nhiệt độ giới hạn xả trên (như 60 ° C và 80 ° C). Nhìn chung, nhiệt độ giới hạn sạc trên của pin lithium-ion Nhiệt độ sạc trên của pin <80 ° C Nhiệt độ giới hạn xả của pin lithium-ion Nhiệt độ giới hạn xả trên của pin <80 ° C Vì vậy, nhiệt độ thử nghiệm thường được chọn là 80 ° C.

3) Do luồng không khí trong buồng thử nghiệm sẽ đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt, dẫn đến mất nhiệt trên bề mặt pin trong quá trình sạc và xả, nên có thể cần phải giảm tốc độ gió và các phương pháp khác để giảm thiểu tác động lên mẫu.

1.3 Thử nghiệm quá tải

Việc sạc quá mức của một pin đơn phải được dừng lại sau khi sạc dòng điện không đổi 1 I ₁ (A) cho đến khi điện áp đạt 15 lần điện áp kết thúc sạc được chỉ định trong các điều kiện kỹ thuật của doanh nghiệp hoặc thời gian sạc đạt 1 giờ. Quan sát trong 1 giờ. Trong quá trình này, pin không được nổ hoặc bắt lửa. Việc sạc quá mức của pin mô-đun cũng phải dừng sạc sau khi sạc dòng điện không đổi 1 I ₁ (A) cho đến khi điện áp của bất kỳ pin đơn nào đạt 15 lần điện áp kết thúc sạc được chỉ định trong các điều kiện kỹ thuật của doanh nghiệp hoặc thời gian sạc đạt 1 giờ và quan sát trong 1 giờ. Trong quá trình này, pin không được nổ hoặc bắt lửa.

Ở giai đoạn đầu của thử nghiệm quá tải, lớp màng ranh giới điện phân rắn (SEI) siêu bền hình thành trên bề mặt điện cực âm cacbon phản ứng phân hủy tỏa nhiệt đầu tiên. Tiếp tục sạc, điện áp pin tiếp tục tăng và nhiệt độ pin tiếp tục tăng. Ngoài phản ứng giữa điện cực dương và điện cực âm và chất điện phân được mô tả ở đây, điện áp cao cũng sẽ gây ra sự phân hủy của chất điện phân. Do đó, một lượng lớn khí sẽ được tạo ra bên trong pin và pin sẽ phồng lên nghiêm trọng (như thể hiện trong Hình 1). Tiếp tục sạc. Dưới tác động của nhiệt độ cao và áp suất cao, một lượng lớn khí được phun ra từ bên trong pin tạo thành khói dày, như thể hiện trong Hình 2. Khi điều này xảy ra, cacbonat tuyến tính trong chất điện phân sẽ bị đốt cháy bởi nhiệt độ cao sau hàng chục giây, gây ra hỏa hoạn hoặc thậm chí nổ, như thể hiện trong Hình 3.

Một loại cháy pin khác có thể xảy ra trong quá trình thử nghiệm đoản mạch mô-đun trong đó nhiều pin được kết nối song song và sau đó được kết nối nối tiếp. Khi pin bị biến dạng nghiêm trọng do sản xuất khí và bơm hơi, các vấu dương và âm bên ngoài pin tiếp xúc với nhau dưới tác động của bộ phận kết nối, dẫn đến đoản mạch và cháy, như thể hiện trong Hình 4.

1.4 Thử nghiệm nghiền

Máy nghiền monome phải là một nửa hình trụ có bán kính 75mm (chiều dài của nửa hình trụ lớn hơn kích thước của pin đùn). Hướng nghiền phải vuông góc với hướng của tấm pin. Nhấn pin với tốc độ (5 ± 1) mm / s để dừng lại sau một trong các điều kiện sau: điện áp đạt 0V hoặc biến dạng đạt 30% hoặc lực nghiền đạt 200kn và quan sát trong 1 giờ. Trong dự án này, pin sẽ không nổ hoặc bắt lửa. Tấm nghiền được sử dụng để nghiền mô-đun tương tự như nghiền đơn. Hướng nghiền giống với hướng mà mô-đun pin có khả năng bị ép nhiều nhất trong bố trí của toàn bộ xe (nếu không có hướng có khả năng bị ép nhiều nhất, hãy tác dụng lực ép vuông góc với hướng sắp xếp của pin đơn). Khi biến dạng của mô-đun pin đạt 30% ở (5 ± 1) mm / s hoặc lực nghiền đạt đến một giá trị nhất định, hãy dừng lại Giữ trong 10 phút và quan sát trong 1 giờ. Trong quá trình này, mô-đun pin sẽ không phát nổ hoặc bắt lửa.

Có hai trường hợp mà sự đè bẹp khiến pin mất kiểm soát nhiệt: áp suất đè bẹp làm biến dạng pin và màng ngăn bên trong bị vỡ. Phản ứng do tiếp xúc giữa các tấm dương và âm trong pin tương tự như trong thử nghiệm châm cứu, dẫn đến cháy nổ pin, như thể hiện trong Hình 5; Trường hợp thứ hai tương tự như thử nghiệm ngắn mạch. Sau khi pin bị biến dạng, các vấu dương và âm tiếp xúc với nhau tạo thành hiện tượng ngắn mạch bên ngoài của pin và cuối cùng xảy ra cháy nổ, như thể hiện trong Hình 6.

2.Thử nghiệm an toàn cùng GB/T314673-2015

Tiêu chuẩn GB / T314673-2015 hướng đến các yêu cầu an toàn và phương pháp thử nghiệm của hệ thống và bộ pin điện lithium-ion cho xe điện. Có 16 hạng mục thử nghiệm an toàn. Thử nghiệm an toàn hiệu suất điện (bảo vệ quá tải, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá nhiệt) của hệ thống và bộ pin điện đều là các thử nghiệm bảo vệ. Nghĩa là, nếu bộ pin hoặc hệ thống có các hành động bảo vệ như ngắt kết nối rơle và cầu chì nóng chảy trong quá trình thử nghiệm, thì thử nghiệm sẽ vượt qua và nói chung sẽ không có hiện tượng mất kiểm soát nhiệt. Nhìn chung, tỷ lệ mất kiểm soát nhiệt của hệ thống hoặc bộ pin điện lithium-ion là nhỏ, chủ yếu tập trung trong quá trình thử nghiệm rung và nghiền.

2.1 Thử nghiệm rung

Lắp đặt đối tượng thử nghiệm trên bàn rung. Thử nghiệm rung được thực hiện theo ba hướng, bắt đầu từ trục z, sau đó là trục Y và cuối cùng là trục x. Đối với các đối tượng thử nghiệm được lắp đặt ở các vị trí khác, thời gian thử nghiệm theo mỗi hướng là 21 giờ. Trong quá trình thử nghiệm, hãy theo dõi trạng thái của đơn vị giám sát nhỏ nhất bên trong đối tượng thử nghiệm, chẳng hạn như điện áp và nhiệt độ. Sau khi thử nghiệm rung, hãy quan sát trong 2 giờ rằng bộ pin không bị rò rỉ, vỡ vỏ, cháy hoặc nổ. Điện trở cách điện sau khi thử nghiệm không được nhỏ hơn 100 Ω/V.

Trong quá trình rung động dài hạn, tấm cách điện của pin mô-đun dễ rơi ra hoặc mòn, và các tiếp điểm vấu dương và âm hoặc tiếp xúc với vỏ pin tạo thành đoản mạch, dẫn đến pin bị mất nhiệt, như thể hiện trong Hình 7. Đồng thời, trong quá trình rung động, người ta cũng thấy rằng bộ phận kết nối của pin tạo ra ứng suất mạnh và dễ bị rách ở tai cực có kết nối sáng mạnh ở trạng thái tĩnh, như thể hiện trong Hình 8.

Tiêu chuẩn rung động của GB / T314673-2015 quá nghiêm ngặt so với các tiêu chuẩn khác và nhiều bộ pin sẽ bị mất kiểm soát nhiệt trong quá trình thử nghiệm rung động. Trong bản sửa đổi số 1, tiêu chuẩn rung động được thay đổi thành rung động sóng sin 15 phút của bộ pin hoặc hệ thống và tần số rung tăng từ 7Hz đến 50Hz rồi trở về 7Hz. Chu kỳ này sẽ được lặp lại 12 lần trong 3 giờ theo hướng thẳng đứng của vị trí lắp đặt bộ pin hoặc hệ thống do nhà sản xuất chỉ định. Chạy 1 chu kỳ tiêu chuẩn sau khi rung động. Sau khi thử nghiệm, quan sát trong 1 giờ dưới nhiệt độ môi trường của thử nghiệm. Yêu cầu: bộ pin hoặc hệ thống phải được kết nối đáng tin cậy và cấu trúc phải còn nguyên vẹn. Bộ pin hoặc hệ thống không được rò rỉ, vỡ vỏ, cháy hoặc nổ; Điện trở cách điện sau khi thử nghiệm không được nhỏ hơn 100 Ω / V. Sau khi thực hiện lệnh sửa đổi, hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của bộ pin hiếm khi xảy ra. Tiêu chuẩn kiểm tra độ rung của cụm pin phải được xây dựng theo phổ đường của xe điện chạy trên đường chung. Không nên quá nghiêm ngặt hoặc quá lỏng lẻo. Do đó, trọng tâm hiện nay là xây dựng và triển khai tiêu chuẩn độ rung của cụm pin với các thông số chính xác và các bước hoàn hảo càng sớm càng tốt.

2.2 Thử nghiệm độ nghiền của pin

Quá trình nghiền bộ pin sử dụng một nửa hình trụ có bán kính 75mm. Chiều dài của nửa hình trụ lớn hơn chiều cao của vật thử nghiệm, nhưng không quá 1m. Dừng nghiền khi lực nghiền đạt 200kn hoặc biến dạng nghiền đạt 30% kích thước tổng thể theo hướng nghiền. Giữ trong 10 phút và quan sát trong 1 giờ. Bộ pin không được đánh lửa, nổ và các hiện tượng khác.

Trong quá trình thử nghiệm đập vỡ pin, người ta thấy rằng pin vượt qua thử nghiệm đập vỡ thường dừng thử nghiệm sau khi lực đập vỡ đạt tới 200kn. Nếu độ bền vỏ của pin không đủ và độ biến dạng của pin đạt tới 30%, thì thường sẽ xảy ra hỏa hoạn (như trong Hình 9). Bởi vì sau khi pin bị biến dạng, độ biến dạng của một số pin bên trong pin thậm chí sẽ vượt quá 80%. Trong trường hợp này, monome hoặc mô-đun bên trong pin sẽ mất kiểm soát về mặt nhiệt.

Trong bản sửa đổi số 1, lực nghiền của đầu nghiền được thay đổi từ 200 kn thành 100 kn, các tiêu chuẩn khác vẫn không thay đổi. Trong quá trình vận hành thực tế của toàn bộ xe, lực nghiền sau khi va chạm không chắc chắn, và sự biến dạng của pin có thể rất lớn. Do đó, nhiều xe điện sẽ bốc cháy trong trường hợp xảy ra tai nạn va chạm.

3.Kết luận

Pin lithium-ion sẽ xảy ra một loạt các phản ứng do các lý do riêng lẻ hoặc trong điều kiện sử dụng sai mục đích và lạm dụng, dẫn đến hiện tượng mất kiểm soát nhiệt và cháy nổ pin. Các thông số chính xác và tiêu chuẩn thử nghiệm chuẩn hóa là phương tiện quan trọng để xác minh tính an toàn của pin. Bài báo này giới thiệu một số thử nghiệm tiêu biểu trong đó các cell pin, mô-đun, bộ pin và hệ thống dễ bị mất kiểm soát nhiệt, đồng thời phân tích nguyên nhân và cơ chế mất kiểm soát nhiệt. Hiện nay, pin lithium-ion chưa hoàn hảo và vấn đề an toàn là vấn đề chính hạn chế ngành năng lượng mới. Tuy nhiên, với sự phổ biến và ứng dụng của vật liệu pin lithium-ion có độ an toàn cao, sự trưởng thành của công nghệ quản lý pin và việc cải thiện các tiêu chuẩn kiểm tra, pin lithium-ion sẽ đóng vai trò to lớn trong tương lai.