Ngày càng có nhiều trường hợp thu hồi sản phẩm pin lithium-ion do vấn đề an toàn. Hoạt động và mật độ năng lượng cao của Li sẽ mang lại những vấn đề lớn cho sự an toàn của pin lithium-ion. Hiện nay, các phương pháp sàng lọc, kiểm tra và tiêu chuẩn về hiệu suất an toàn của pin lithium-ion, đặc biệt là các mối nguy hiểm an toàn tiềm ẩn do một số khiếm khuyết cấu trúc vi mô tiềm ẩn, tụt hậu so với sự phát triển của công nghệ pin lithium-ion và phương pháp đánh giá và hệ thống đánh giá vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu đánh giá hiệu suất an toàn của pin lithium-ion. Theo quan điểm này, bài báo này tóm tắt và phân tích một số tiêu chuẩn tiêu biểu.

1. Giới thiệu về tiêu chuẩn thử nghiệm hiệu suất an toàn pin

Hiện nay, tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng rộng rãi là tiêu chuẩn pin lithium ion của Ủy ban Kỹ thuật Điện quốc tế ( IEC ). Theo nhu cầu riêng của mình, Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế (IATA), Ủy ban Chuyên gia Liên hợp quốc về vận chuyển hàng nguy hiểm và Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) cũng đã xây dựng các tiêu chuẩn an toàn vận chuyển pin lithium-ion có liên quan và đã được sử dụng rộng rãi. Ngoài ra, các tiêu chuẩn an toàn cho pin lithium-ion do một số quốc gia và tổ chức xây dựng, chẳng hạn như Phòng thí nghiệm Bảo hiểm (UL), Viện Kỹ sư Điện và Điện tử Hoa Kỳ (IEEE) và Cục Tiêu chuẩn Quốc gia Nhật Bản (JIS), cũng có tác động rộng rãi. Các mục thử nghiệm của các tiêu chuẩn này tương tự nhau, nhưng các điều kiện thử nghiệm thì khác nhau.

Có bốn tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng rộng rãi và có phạm vi ảnh hưởng rộng. Sổ tay thử nghiệm và tiêu chuẩn của Liên hợp quốc ( UN 38.3 ) về vận chuyển hàng hóa nguy hiểm và IEC62281:2012 “An toàn của pin lithium chính và bộ pin và pin lithium và bộ pin trong vận chuyển” đều tập trung vào thử nghiệm an toàn và các yêu cầu an toàn của pin lithium-ion trong vận chuyển, chủ yếu hướng đến thử nghiệm mô phỏng môi trường bên ngoài và rung động cơ học của pin lithium-ion trong quá trình vận chuyển, bao gồm 8 yêu cầu mô phỏng cao về thử nghiệm nhiệt độ, rung động, va đập, ngắn mạch bên ngoài, va đập, quá tải và phóng điện cưỡng bức. Trong quá trình thử nghiệm, pin phải đảm bảo rằng gói hàng không bị rơi ra, biến dạng, mất khối lượng, rò rỉ, phóng điện, ngắn mạch, vỡ, nổ và cháy.

Pin lithium UL1642 :2009 áp dụng cho pin lithium chính (không sạc lại được) và pin lithium phụ (có thể sạc lại được) được sử dụng làm nguồn điện trong sản phẩm. Mục đích của tiêu chuẩn là giảm nguy cơ đánh lửa hoặc nổ pin lithium trong quá trình sử dụng sản phẩm. Thử nghiệm hiệu suất điện của pin trong tiêu chuẩn bao gồm thử nghiệm ngắn mạch, thử nghiệm sạc bất thường và thử nghiệm phóng điện cưỡng bức; Thử nghiệm rung, thử nghiệm va đập và thử nghiệm cơ học; Thử nghiệm môi trường bao gồm thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ lạm dụng nhiệt, thử nghiệm mô phỏng độ cao và thử nghiệm đạn. Thử nghiệm yêu cầu pin được thử nghiệm không được cháy, nổ, rò rỉ chất lỏng, khí thải và quá trình đốt cháy trong quá trình thử nghiệm và bao bì không được vỡ.

Tiêu chuẩn IEEE1625:2008 cho pin sạc cho máy tính xách tay và tiêu chuẩn IEEE1725:2006 cho pin sạc cho điện thoại di động chủ yếu thiết lập các hướng dẫn thống nhất cho việc thiết kế, sản xuất và phát triển pin cho máy tính xách tay và điện thoại di động, chủ yếu liên quan đến điện tử, cấu trúc vật lý, thành phần hóa học, quy trình xử lý Kiểm soát chất lượng và công nghệ đóng gói. So với các tiêu chuẩn pin khác, thường chú ý đến pin hoặc bộ pin, các tiêu chuẩn trên xem xét toàn diện các khía cạnh của cell, pin, nút chủ, phụ kiện nguồn, người tiêu dùng và môi trường. Hai tiêu chuẩn này tập trung vào quá trình thiết kế và sản xuất, và không liên quan nhiều đến việc sử dụng pin sau này, đặc biệt là tính an toàn.

2. Tập trung phân tích các tiêu chuẩn hiện hành

Các tiêu chuẩn chính hiện nay có thể được tóm tắt thành các loại sau:

2.1 Chủ yếu nhắm vào môi trường bên ngoài và rung động cơ học trong quá trình vận chuyển

Chẳng hạn như UN38.3, IEC62281:2012 và các tiêu chuẩn khác mô phỏng những mối nguy hiểm có thể xảy ra với pin lithium-ion trong quá trình vận chuyển thông qua các hạng mục thử nghiệm như mô phỏng độ cao, thử nghiệm nhiệt độ, độ rung, va đập, đoản mạch bên ngoài và va đập, qua đó giảm thiểu các vấn đề về an toàn trong quá trình sử dụng pin lithium-ion.

2.2 Chủ yếu cho quá trình thiết kế và sản xuất

Chẳng hạn như IEEE1625, IEEE1725, v.v. Lấy IEEE1725 làm ví dụ, tiêu chuẩn này chia hệ thống pin lithium-ion của điện thoại di động thành bốn phần, cụ thể là cụm pin cell, máy chủ và bộ sạc pin. Nó yêu cầu toàn diện và rõ ràng về thiết kế, nguyên liệu thô, quy trình sản xuất và thử nghiệm và đánh giá thành phẩm của cell, để cung cấp bảo đảm đánh giá đáng tin cậy cho sự an toàn của cell và thậm chí cả điện thoại di động và các sản phẩm truyền thông khác. Các tiêu chuẩn trên chủ yếu tập trung vào thiết kế và quy trình sản xuất pin, và không liên quan nhiều đến các vấn đề an toàn trong quá trình sử dụng pin lithium-ion sau này. Và các tiêu chuẩn pin lithium-ion IEEE như vậy, do tính liên quan chặt chẽ của thiết kế và sản xuất pin lithium-ion trong các thiết bị khác nhau, nên phạm vi ứng dụng bị giới hạn ở một mức độ nhất định.

2.3 Chủ yếu hướng đến hiệu suất điện và độ an toàn của pin lithium-ion

Chẳng hạn như UL1642. Thông qua đoản mạch, sạc bất thường, thử nghiệm phóng điện cưỡng bức, đùn, va đập, va đập, rung, lạm dụng nhiệt, chu kỳ nhiệt độ, thử nghiệm mô phỏng độ cao, đạn pháo và các mục thử nghiệm khác, pin lithium-ion được thử nghiệm phải không có cháy, nổ, rò rỉ chất lỏng, khí thải, cháy và vỡ bao bì trong quá trình thử nghiệm. So sánh hai loại tiêu chuẩn trên, cốt lõi của các tiêu chuẩn này là tính an toàn của pin lithium-ion và chú ý nhiều hơn đến các rủi ro an toàn của pin do nhiệt độ gây ra. Tuy nhiên, cơ sở phán đoán rất khó để định lượng. Chỉ có thể sử dụng tình trạng nổ, cháy, khói, rò rỉ, vỡ và biến dạng của pin được thử nghiệm để phân biệt các loại pin không có lợi cho việc phát hiện các mối nguy hiểm tiềm ẩn.

3.Kết luận

Hiệu suất an toàn đã trở thành một chỉ số quan trọng của pin lithium-ion và là một chỉ số quan trọng khác hạn chế việc ứng dụng pin lithium-ion ngoài yếu tố chi phí. Do đặc tính của pin lithium-ion, nó sẽ không biểu hiện hành vi điện hóa bất thường trong giai đoạn sử dụng ban đầu. Những khiếm khuyết tiềm ẩn này khiến việc đánh giá pin lithium-ion có đủ tiêu chuẩn hay không trở nên khó khăn. Trong bài báo này, tác giả tóm tắt và tổng hợp các tiêu chuẩn kiểm tra hiệu suất an toàn pin lithium-ion thường được sử dụng trong và ngoài nước. Qua phân tích, thấy rằng thiếu phương pháp thử nghiệm và cơ sở đánh giá đối với các rủi ro tiềm ẩn về an toàn pin lithium-ion trong và ngoài nước, và chưa hình thành phương pháp thử nghiệm hoặc phương pháp sàng lọc an toàn pin lithium-ion nhanh chóng và hiệu quả.

Với yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về hiệu suất điện và độ an toàn của pin lithium-ion, các nhà sản xuất pin, các phòng ban có thẩm quyền và các hiệp hội ngành cần nghiên cứu các phương pháp phát hiện hiệu suất an toàn của pin lithium-ion và thiết lập một bộ các phương pháp phát hiện hiệu quả nhanh chóng, trực quan để cải thiện các yêu cầu trong phạm vi hệ thống tiêu chuẩn hiện có, tinh chỉnh hơn nữa các tiêu chuẩn, làm rõ cơ sở phán đoán, bù đắp cho những thiếu sót của các tiêu chuẩn và hệ thống phát hiện pin lithium-ion hiện có, cải thiện mức độ phát hiện hiệu suất an toàn của pin lithium-ion, đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành pin lithium-ion và bảo vệ sự an toàn của người tiêu dùng trong quá trình sử dụng pin.