3. Nghiên cứu về phương pháp thử T6

Đối với thử nghiệm T6, do sự đa dạng của các loại pin lithium hiện có, cần phải lựa chọn các phương pháp thử nghiệm khác nhau cho các loại cell pin lithium khác nhau. Trong quá trình nghiên cứu của nhóm làm việc về pin lithium thuộc Ủy ban chuyên gia giao thông của Liên hợp quốc, các phương pháp thử nghiệm như nghiền , đâm thủng bằng đinh , đâm thủng bằng cùn của NASA và đoản mạch bên trong cưỡng bức PSE của Nhật Bản đã được đưa vào thảo luận.

Những bài kiểm tra này sẽ được giới thiệu tóm tắt dưới đây:

1) Ép: thử nghiệm ép là một phương pháp thử nghiệm rất phổ biến đối với pin lithium, được sử dụng trong các thử nghiệm lạm dụng của nhiều tiêu chuẩn khác nhau. Trong IEC 60,086-4 Pin chính – Phần 4: An toàn của pin lithium, thử nghiệm này được sử dụng như một phương pháp thay thế để thử nghiệm va đập mạnh đối với một số loại pin. Nhìn chung, pin bị ép ở hai mặt phẳng và được thả ra sau khi đạt đến một áp suất nhất định. Thử nghiệm này không thể gây ra hiện tượng đoản mạch bên trong cho tất cả các loại cell pin lithium, nhưng đây là một trong những phương pháp trưởng thành và được sử dụng rộng rãi hơn.

2) Xuyên đinh: Đây cũng là phương pháp kiểm tra phổ biến đối với việc lạm dụng pin lithium. Nhưng bộ phận bị hỏng trong quá trình kiểm tra chỉ giới hạn ở điểm xuyên đinh. Bộ phận đoản mạch tương đối nhỏ và tỏa nhiệt tương đối chậm, do đó tác động gây ra đoản mạch bên trong bị hạn chế.

3) Đoản mạch bên trong cưỡng bức PSE của Nhật Bản: thử nghiệm này là thử nghiệm đoản mạch bên trong cưỡng bức đối với các cell pin do Nhật Bản đề xuất. Năm 2008, chính phủ Nhật Bản đã đưa ra chứng nhận PSE cho pin lithium-ion, yêu cầu tất cả pin lithium-ion xuất khẩu sang Nhật Bản sau ngày 20 tháng 11 năm 2008 và tuân thủ các quy định của Luật an toàn thiết bị điện của Nhật Bản phải được PSE chứng nhận. Thử nghiệm này là một mục thử nghiệm quan trọng đối với chứng nhận PSE cho pin lithium-ion.

Phương pháp thử nghiệm như sau: tháo rời cell pin lithium ion đã sạc đầy, đặt một tấm niken nhỏ giữa hoạt chất dương và hoạt chất âm, cũng như giữa lá nhôm dương và hoạt chất âm, quấn cell pin, đánh dấu vị trí tấm niken, đặt nó theo cách kín, tạo áp lực lên phần cell pin nơi đặt tấm niken với tốc độ 0,1 mm/giây trong điều kiện nhiệt độ nhất định và khi điện áp quan sát được lớn hơn 50 mV, Hoặc khi áp suất được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu (pin hình trụ 800 N, pin vuông 400 N), dừng hạ thấp dụng cụ tạo áp suất trong 30 giây, sau đó loại bỏ áp suất. Nếu cell pin không bắt lửa trong quá trình thử nghiệm, các yêu cầu thử nghiệm sẽ được đáp ứng.

Thử nghiệm này có yêu cầu cao đối với cell pin, nhưng cũng có một số tranh chấp. Ví dụ, nếu môi trường điện hóa của pin bị hư hỏng trong quá trình tháo rời, không chắc chắn liệu các cell pin được đóng gói lại có thể mô phỏng hiệu quả hiện tượng đoản mạch bên trong của pin thông thường hay không; Ngoài ra, phải xem xét đến tính an toàn của quy trình thử nghiệm và các yêu cầu đối với nhân sự; Thử nghiệm này chỉ dành cho cell pin lithium ion, không dành cho cell pin lithium metal. Do đó, phạm vi ứng dụng của nó bị hạn chế.

4) Blunt: Thử nghiệm này là phương pháp mô phỏng ngắn mạch bên trong pin do UL (Underwriters Labo ratings Inc.) đề xuất, giúp giảm nguy cơ tháo rời pin bằng phương pháp ngắn mạch bên trong cưỡng bức của Nhật Bản. Phương pháp này là sử dụng kim cùn bằng thép để chích vào pin với tốc độ chậm 0,1 mm/giây tại tâm pin và quan sát sự thay đổi điện áp mạch hở và nhiệt độ của pin cho đến khi điện áp giảm xuống 100 mV. Ưu điểm của thử nghiệm này là không cần tháo rời pin và không làm hỏng môi trường điện hóa bên trong pin, do đó có khả năng vận hành mạnh. Tuy nhiên, do kim cùn xảy ra ở vỏ pin nên không thể kiểm soát chính xác vị trí ngắn mạch bên trong pin. Liệu thử nghiệm này có thể mô phỏng đầy đủ tình trạng ngắn mạch bên trong pin hay không vẫn đang được nghiên cứu.

4. Sửa đổi bài thử UN38.3 T6

Dựa trên thảo luận của các chuyên gia trong nhóm làm việc về pin lithium, bao gồm nghiên cứu về các phương pháp thử nghiệm được mô tả ở trên, Ủy ban chuyên gia về giao thông vận tải của Liên hợp quốc

Ủy ban đã đạt được nghị quyết sửa đổi các bài thử T6 của UN38.3. Nội dung chính như sau:

1) Thêm thử nghiệm nghiền, áp dụng cho pin hình lăng trụ, pin túi, pin cúc áo và một số cell pin hình trụ. Đối với các cell pin hình trụ vượt quá phạm vi nghiền áp dụng, phương pháp thử nghiệm va đập mạnh T6 ban đầu vẫn được sử dụng.

Phương pháp nghiền: tốc độ nghiền của điểm tiếp xúc đầu tiên là 1,5cm/giây. Đùn cho đến khi một trong ba điều kiện sau được đáp ứng:

  • (1) Lực nghiền đạt tới (13 ± 0,78) kN;
  • (2) Độ sụt áp phải ít nhất là 100 mV;
  • (3) Độ biến dạng của tế bào phải đạt ít nhất 50%.

Thời gian thử nghiệm và quan sát là 6 giờ. Nhiệt độ bên ngoài của mẫu thử nghiệm không được vượt quá 170 ℃ trong thời gian thử nghiệm và quan sát, không được tháo rời hoặc xảy ra hỏa hoạn.

2) Thử nghiệm va đập trọng lượng ban đầu cũng đã được sửa đổi, bao gồm: Phạm vi dung sai của đường kính thanh thử và trọng lượng của búa đã được tăng lên; Chiều dài của thanh thử bị hạn chế; Vật liệu của thanh bị hạn chế; Nhấn mạnh thông qua mô tả văn bản rằng búa phải rơi vuông góc với mẫu và ma sát và lực kéo phải được giảm thiểu khi rơi.

Nội dung chính sau khi chỉnh sửa như sau:

Đặt mẫu trên một bề mặt nằm ngang nhẵn, đặt một thanh thép không gỉ loại 316 có đường kính (15,8 ± 0,1) mm và chiều dài ít nhất 6 cm hoặc kích thước dài nhất của cell pin (kích thước lớn hơn) vào tâm mẫu và thả một chiếc búa nặng có trọng lượng (9,1 ± 0,1) kg từ độ cao (61 ± 2,5) cm đến giao điểm của mẫu và thanh. Khi thả, hãy sử dụng một thanh trượt thẳng đứng gần như không ma sát và giảm thiểu lực kéo trên búa. Thanh trượt được sử dụng để dẫn hướng búa nặng phải được giữ vuông góc 90 ° với bề mặt hỗ trợ nằm ngang.

3) Mục đích thử nghiệm được sửa đổi để mô phỏng sự lạm dụng cơ học do va chạm và nghiền nát của các vật nặng có thể gây ra đoản mạch bên trong. Bản sửa đổi này bổ sung phương pháp lựa chọn cho T6, tức là có thể sử dụng các phương pháp thử nghiệm khác nhau cho các loại pin khác nhau, đây là bước đột phá trong tiêu chuẩn này, có thể tăng khả năng áp dụng của tiêu chuẩn và cũng đặt nền tảng tốt cho việc tinh chỉnh và củng cố tiêu chuẩn này trong tương lai.

5. Kết luận

Mặc dù phương pháp thử nghiệm UN38.3 T6 sẽ được sửa đổi, nhưng cách mô phỏng thử nghiệm ngắn mạch bên trong của cell pin lithium vẫn là chủ đề cần nghiên cứu. Với sự phát triển liên tục của chính công nghệ pin lithium và sự cải thiện liên tục của các yêu cầu về an toàn, việc phát triển dự án thử nghiệm này càng trở nên quan trọng hơn. Chỉ bằng cách liên tục nghiên cứu và khám phá các đặc điểm điện hóa và đặc điểm môi trường sử dụng của pin lithium ion, chúng ta mới có thể xây dựng các hạng mục thử nghiệm pin lithium và điều kiện thử nghiệm khoa học hơn, có mục tiêu hơn và khả thi hơn. Do đó, việc đánh giá an toàn pin lithium có thể được tăng cường hơn nữa và đảm bảo an toàn vận chuyển có thể được nâng cao.