Với số lượng xe ngày càng tăng trên thế giới, các vấn đề ô nhiễm môi trường và thiếu trách nhiệm đối với tài nguyên dầu mỏ đang ngày càng trở nên nổi cộm. Vì những ưu điểm về bảo vệ môi trường xanh, đa dạng hóa các nguồn năng lượng và hiệu suất năng lượng cao, tất cả các quốc gia trên thế giới đang tích cực nghiên cứu và phát triển các loại xe điện có thể thay thế các loại xe truyền thống. Hiện nay, pin điện cho xe điện bao gồm pin axit chì, pin lithium-ion và pin kẽm không khí. Trong số đó, pin lithium-ion là loại pin hiệu suất cao mới nhất được nghiên cứu và thương mại hóa nhanh nhất. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong pin điện cho xe điện vì điện áp cao, năng lượng riêng cao và hiệu suất chu kỳ tốt; Tuy nhiên, do các tai nạn an toàn thường xuyên xảy ra trong quá trình sử dụng thực tế nên vấn đề an toàn của nó ngày càng được chú ý nhiều hơn.

Hiện nay, có hai dạng pin năng lượng. Một là pin dung lượng nhỏ được kết nối song song để tạo thành pin dung lượng lớn. Ưu điểm là dự trữ năng lượng của đơn vị lưu trữ năng lượng nhỏ nhất (cell đơn) là nhỏ. Nếu xảy ra cháy nổ, hậu quả tương đối nhẹ. Năng lượng nổ của nó sẽ không gây ra phản ứng dây chuyền và các đơn vị lưu trữ năng lượng khác sẽ không phát nổ. Nhược điểm là số lượng đơn vị lưu trữ năng lượng nhỏ nhất quá lớn và khó quản lý. Loại còn lại là pin nhiều lớp dung lượng cao, có ưu điểm là cấu trúc nhỏ gọn, thể tích nhỏ và mật độ năng lượng cao. Nhược điểm là lưu trữ năng lượng đơn lớn và hậu quả của tai nạn tương đối nặng. Theo hình thức đóng gói của nó, nó có thể được chia thành “gói mềm” và “vỏ cứng”. Ưu điểm của “bao bì linh hoạt” là trong trường hợp điều kiện bất thường, nó sẽ giãn nở đến mức bao bì bên ngoài bị vỡ, không dễ gây ra tai nạn như nổ; nhược điểm là vỏ yếu. Các vật sắc nhọn có thể dễ dàng xuyên qua pin. Nhược điểm của “vỏ cứng” là dễ nổ khi gặp điều kiện bất thường so với “gói mềm”; Ưu điểm là vỏ tương đối chắc chắn, vật sắc nhọn không dễ xuyên thủng, pin điện được bảo vệ tốt hơn.

Tiêu chuẩn quy định rằng các thử nghiệm an toàn bao gồm: xả quá mức, sạc quá mức, đoản mạch, rơi, gia nhiệt, đùn và châm cứu. Sau một số lượng lớn các thử nghiệm và thống kê, tỷ lệ đủ điều kiện thử nghiệm an toàn của pin có dung lượng dưới 30 Ah là cao và các vấn đề trên 30 Ah chủ yếu tập trung ở các hạng mục thử nghiệm như đoản mạch mô-đun, đùn mô-đun, châm cứu mô-đun, v.v. Ngoài các hạng mục kiểm tra bắt buộc nêu trên, các doanh nghiệp cũng có thể tiến hành thử nghiệm ngâm R & D, thử nghiệm cháy, bắn, xả trong rung động và các thử nghiệm khác theo nhu cầu sản phẩm của riêng mình.

Dựa trên số lượng lớn các thử nghiệm an toàn pin điện, quá trình thử nghiệm và kết quả đã được phân tích và nghiên cứu. Các mẫu thử nghiệm bao gồm monome và mô-đun (năm hoặc nhiều monome được kết nối theo chuỗi và mô-đun được giới thiệu trong bài báo này bao gồm năm monome nối tiếp).

1. Thử nghiệm độ nghiền

Yêu cầu tiêu chuẩn: thử nghiệm đùn bao gồm đùn đơn và đùn mô-đun. Đùn đơn yêu cầu áp lực phải được áp dụng vuông góc với tấm điện cực pin và diện tích đầu đùn không được nhỏ hơn 20 cm cho đến khi vỏ pin bị vỡ hoặc ngắn mạch bên trong (điện áp pin trở thành 0 V); Trong quá trình thử nghiệm đùn các ô pin, không được xảy ra nổ và cháy. Đùn mô-đun yêu cầu áp lực phải được áp dụng vuông góc với hướng sắp xếp ô pin. Đầu đùn có kích thước đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn phải được đùn đến 85% kích thước ban đầu của mô-đun pin trong 5 phút và sau đó đến 50% kích thước ban đầu của mô-đun pin. Trong quá trình thử nghiệm đùn mô-đun pin, không được xảy ra nổ và cháy.

Phân tích và nghiên cứu kết quả thử nghiệm: thử nghiệm kết thúc khi cell pin bị đùn ra do vỏ pin bị vỡ hoặc đoản mạch bên trong. Trong quá trình thử nghiệm, các thiết bị giám sát như camera được sử dụng để phát hiện vỏ pin có bị vỡ không và thiết bị phát hiện điện áp được sử dụng để theo dõi điện áp pin có phải là 0 V hay không. Hầu hết các loại pin đơn lẻ sẽ không phát nổ hoặc bắt lửa khi bị bóp, và một số pin sẽ bị cháy. Các điều kiện cuối cùng của thử nghiệm mô-đun pin trong quá trình đùn tương đối khắc nghiệt. Trong quá trình đùn, mô-đun pin bị nén ở một diện tích lớn, dẫn đến đoản mạch diện tích lớn bên trong pin. Mô-đun pin đi kèm với khói mạnh, chất điện phân bị đẩy ra khỏi van an toàn, xảy ra nổ và cháy. Các mô-đun pin khác nhau có các giai đoạn nổ và cháy khác nhau. Ở một số doanh nghiệp, van an toàn của pin được đặt quá chặt. Khi mô-đun pin bị đoản mạch, nó không thể giải phóng nhiệt kịp thời, dẫn đến nhiệt độ tăng nhanh và nhiệt độ tăng nhanh. Đây là một trong những nguyên nhân gây ra nổ và cháy pin.

2. Thử nghiệm độ đâm xuyên

Tiêu chuẩn yêu cầu: thử nghiệm đâm kim bao gồm châm cứu tế bào đơn và châm cứu mô-đun. Kim đơn phải vuông góc với hướng của tấm pin, đường kính kim phải là Φ 3 ~ 8 mm tốc độ 10 ~ 40 mm / s, kim đâm xuyên qua cell pin; Pin không được nổ hoặc bắt lửa trong quá trình thử nghiệm châm kim. Châm kim của mô-đun pin phải vuông góc với hướng của tấm điện cực pin, đường kính kim phải là 3 ~ 8 mm, tốc độ phải là 10 ~ 40 mm / s và mức độ châm kim phải xuyên qua ít nhất ba cell pin: trong quá trình thử nghiệm châm kim của mô-đun pin, không được xảy ra nổ và cháy.

Phân tích và nghiên cứu kết quả thử nghiệm: đường kính Ф Một kim thép 5 mm dài 350 mm được đưa vào pin với tốc độ 20 mm / s. khi kim thép được đưa vào pin, có một mạch ngắn bên trong pin và một lượng lớn khói và chất điện phân được giải phóng từ van an toàn và vị trí cắm kim. Nhiệt giải phóng sẽ khiến vỏ pin giãn nở và biến dạng, thậm chí làm tan chảy một phần vỏ nhựa. Do chất điện phân bị rò rỉ trong quá trình thử nghiệm, nhiệt bên trong sinh ra trong quá trình ngắn mạch của pin là cực kỳ cao, và ngay cả kim thép đâm thủng cũng sẽ tan chảy. Nếu cấp độ chống cháy của vật liệu được sử dụng cho vỏ không đủ, nó có thể gây ra sự cháy và ngọn lửa hở sẽ đốt cháy chất điện phân để làm trầm trọng thêm sự cháy. Không thể rút pin ra ngay sau khi kim bị đục, và nó phải được giữ trong pin. Nếu rút ra ngay lập tức, kim sẽ được rút ra sau khi pin phục hồi nhiệt độ bình thường vì pin phản ứng dữ dội và oxy đi vào nơi kim bị đục, điều này sẽ dễ gây ra sự cháy.

Thiết bị xuyên thấu của cơ chế đâm vào pin từ trên xuống dưới. Do trạng thái đặt pin trong thử nghiệm không nhất quán với trạng thái tải thực tế nên tiêu chuẩn chỉ quy định châm cứu tấm cực dọc, không chỉ định hướng đặt. Châm cứu ngang là trạng thái tải thực tế. Kết quả châm cứu ngang và châm cứu dọc có nhất quán hay không cần phải thực hiện rất nhiều thử nghiệm để xác minh. Khuyến nghị hướng châm cứu của pin phải nhất quán với trạng thái tải thực tế.

Các thử nghiệm an toàn nêu trên như đoản mạch, đùn và châm cứu chủ yếu là để mô phỏng tình huống có thể xảy ra của ắc quy điện trong những trường hợp bất thường như tai nạn ô tô khi xe điện đang di chuyển với tốc độ cao. Hiện tại, ắc quy điện trong xe điện được chia thành nhiều hộp nhỏ và được lắp đặt ở các vị trí khác nhau của xe. Mỗi hộp nhỏ được kết nối bằng dây. Để ngăn ngừa đoản mạch, cầu chì có thể được kết nối nối tiếp giữa một số nhóm ứng dụng. Hệ thống quản lý ắc quy (BMS) thu thập điện áp bất thường và cảnh báo người lái xe bằng âm thanh và đèn trên thiết bị của xe điện. Để ngăn ắc quy bị ép trong quá trình va chạm và lăn bánh của xe, hộp ắc quy cần phải chắc chắn và tản nhiệt tốt. Độ bền kết cấu của thân xe nơi lắp hộp ắc quy phải cao hoặc phải có biện pháp bảo vệ đặc biệt.