Bài báo này phân tích nghiên cứu về chế độ hỏng hóc của hệ thống pin lithium-ion công suất có ý nghĩa to lớn trong việc cải thiện tuổi thọ pin, độ an toàn và độ tin cậy của xe điện và giảm chi phí dịch vụ của xe điện. Nhiều chế độ hỏng hóc khác nhau được xem xét trong thiết kế hệ thống pin lithium-ion công suất để cải thiện độ an toàn của pin lithium-ion công suất.

Hệ thống pin lithium-ion điện thường bao gồm cell, hệ thống quản lý pin và hệ thống gói, bao gồm các thành phần chức năng, dây nịt, bộ phận cấu trúc và các thành phần liên quan khác. Các chế độ hỏng hóc của hệ thống pin lithium-ion điện có thể được chia thành ba cấp độ khác nhau, cụ thể là chế độ hỏng hóc cell, chế độ hỏng hóc hệ thống quản lý pin và chế độ hỏng hóc tích hợp hệ thống gói.

Chế độ lỗi tế bào

Các chế độ hỏng hóc của cell có thể được chia thành chế độ hỏng hóc an toàn và chế độ hỏng hóc không an toàn. Các điểm sau đây là quan trọng đối với sự hỏng hóc an toàn của cell:

1.Chập mạch giữa điện cực dương và điện cực âm bên trong pin:

Pin bị đoản mạch là do bên trong cell gây ra. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đoản mạch trong pin, có thể là do lỗi trong quá trình xử lý cell hoặc do cell bị biến dạng do rung động lâu dài và tác động bên ngoài. Một khi xảy ra hiện tượng đoản mạch bên trong nghiêm trọng, không thể dừng điều khiển, không thể sử dụng bảo hiểm bên ngoài, chắc chắn sẽ xảy ra hiện tượng khói hoặc cháy.

Trong trường hợp như vậy, tất cả những gì chúng ta có thể làm là thông báo cho nhân viên trên tàu thoát hiểm ngay từ đầu. Đối với hiện tượng đoản mạch bên trong của pin, cho đến nay, nhà sản xuất pin vẫn chưa có phương pháp nào để sàng lọc 100% các cell có thể bị đoản mạch bên trong khi xuất xưởng, và chỉ có thể thực hiện đủ các thử nghiệm ở giai đoạn sau để giảm khả năng xảy ra hiện tượng đoản mạch bên trong.

2.Rò rỉ tế bào:

Đây là chế độ hỏng hóc rất nguy hiểm và ít khi xảy ra. Nhiều vụ cháy xe điện là do rò rỉ pin. Nguyên nhân gây rò rỉ pin là: hư hỏng do tác động bên ngoài; Cấu trúc gioăng bị hư hỏng do va chạm và lắp đặt không đúng tiêu chuẩn; Nguyên nhân sản xuất: hiệu suất gioăng kém do lỗi hàn và lượng keo gioăng không đủ.

Sau khi pin bị rò rỉ, lớp cách điện của toàn bộ cụm pin bị hỏng, và lỗi cách điện một điểm không phải là vấn đề lớn. Nếu có hai hoặc nhiều lỗi cách điện, sẽ xảy ra hiện tượng đoản mạch bên ngoài. Từ việc sử dụng thực tế, so với cell vỏ nhựa, monome vỏ kim loại dễ bị rò rỉ chất lỏng hơn, dẫn đến lỗi cách điện.

3. Sự tiến hóa của cực âm pin Lithium:

Sử dụng pin không đúng cách, sạc quá mức, sạc ở nhiệt độ thấp và sạc ở dòng điện cao sẽ dẫn đến sự thoát ra của lithium từ cực âm của pin. Pin lithium sắt phosphate hoặc pin ba thành phần do hầu hết các nhà sản xuất trong nước xử lý sẽ phân hủy lithium khi sạc dưới 0 ℃. Trên 0 ℃, chúng chỉ có thể được sạc bằng dòng điện nhỏ theo đặc điểm của cell. Sau khi kết tủa lithium từ cực âm, kim loại lithium không thể bị khử, dẫn đến suy giảm dung lượng pin không thể đảo ngược. Kết tủa lithium đạt đến một mức độ nghiêm trọng nhất định, hình thành các dendrite lithium, xuyên thủng màng ngăn và gây ra đoản mạch bên trong. Do đó, pin lithium-ion công suất không nên được sạc ở nhiệt độ thấp.

4. Sự phồng lên của tế bào:

Có nhiều lý do gây ra tình trạng đầy hơi. Lý do quan trọng nhất là khí xảy ra do phản ứng phụ bên trong pin. Phản ứng phụ điển hình nhất là với nước. Có thể ngăn ngừa tình trạng đầy hơi bằng cách kiểm soát chặt chẽ độ ẩm trong quá trình xử lý pin. Trong trường hợp pin bị phồng, chất lỏng sẽ bị rò rỉ.

Sự cố không an toàn của cell chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất dịch vụ. Những điểm sau đây là quan trọng:

1. Độ ổn định của năng lực kém:

Sự không nhất quán của pin lithium-ion thường đề cập đến sự chênh lệch dung lượng còn lại và chênh lệch điện áp của pin trong một nhóm pin quá lớn, dẫn đến sự suy giảm độ bền của pin. Có nhiều lý do khiến sự không nhất quán giữa các loại pin kém, bao gồm quy trình chế biến và sản xuất pin, thời gian lưu trữ pin, chênh lệch nhiệt độ trong quá trình sạc và xả của bộ pin, dòng điện sạc và xả, v.v.

Hiện nay, giải pháp then chốt là nâng cao mức độ kiểm soát của quy trình chế biến và sản xuất pin, đảm bảo tính đồng nhất của pin càng xa mức độ chế biến càng tốt và sử dụng cùng một lô pin để ghép nối. Phương pháp này có hiệu quả nhất định, nhưng không thể chữa khỏi. Vấn đề về tính đồng nhất của pin kém sẽ xảy ra sau khi sử dụng trong một thời gian. Sau khi pin không đồng nhất, nếu không thể giải quyết kịp thời, vấn đề sẽ trở nên nghiêm trọng hơn và thậm chí nguy hiểm.

2. Tự xả quá mức:

Phản ứng không thể đảo ngược do vi mạch gây ra bởi tạp chất trong quá trình sản xuất pin là lý do quan trọng nhất khiến pin tự xả lớn. Ở hầu hết các nhà sản xuất pin, giờ tự xả của pin có thể bỏ qua. Do phản ứng hóa học với các điều kiện môi trường trong quá trình sạc, xả và cất giữ pin lâu dài, pin có hiện tượng tự xả lớn, làm giảm công suất pin, hiệu suất thấp và không đáp ứng được nhu cầu sử dụng.

3.Giảm khả năng xả ở nhiệt độ thấp:

Khi nhiệt độ giảm, hiệu suất điện phân ở nhiệt độ thấp kém, sự tham gia vào phản ứng không đủ, độ dẫn điện của điện phân giảm, dẫn đến điện trở của pin tăng, nền tảng điện áp giảm và dung lượng giảm. Hiện tại, dung lượng xả của pin của các nhà sản xuất khác nhau ở – 20 ℃ về cơ bản là 70% ~ 75% dung lượng định mức. Ở nhiệt độ thấp, dung lượng xả của pin giảm và hiệu suất xả kém, ảnh hưởng đến hiệu suất dịch vụ và phạm vi lái xe của xe điện.

4. Giảm dung lượng pin:

Sự suy giảm dung lượng pin chủ yếu đến từ việc mất ion lithium hoạt động và mất vật liệu hoạt động điện cực. Tính đều đặn của cấu trúc lớp của vật liệu hoạt động dương giảm, màng thụ động được lắng đọng trên vật liệu hoạt động âm, mức độ than hóa giảm và độ xốp của màng ngăn giảm, dẫn đến trở kháng truyền điện tích của pin tăng lên. Khả năng xen kẽ giảm, dẫn đến mất dung lượng.

Sự suy giảm dung lượng pin là một vấn đề không ngờ tới của pin. Tuy nhiên, hiện nay, các nhà sản xuất pin trước tiên nên xử lý lỗi an toàn trước đó và tính nhất quán của pin, sau đó xem xét kéo dài tuổi thọ chu kỳ của pin trên cơ sở này.

GDBELL có hơn 15 năm kinh nghiệm trong sản xuất máy kiểm tra pin lithium. Chúng tôi có nhiều sản phẩm để kiểm tra pin lithium . Ví dụ, buồng kiểm tra nhiệt độ cao và thấp, máy kiểm tra độ đâm thủng đinh nghiền pin và buồng kiểm tra ngắn mạch, v.v. Hãy cho chúng tôi biết nếu bạn đang tìm thiết bị để kiểm tra pin lithium của mình.