Tầm quan trọng của Thử nghiệm an toàn pin Lithium Ion

Tình hình hiện tại

Từ khi sản xuất hàng loạt pin lithium, nó đã nhanh chóng dẫn đầu xu hướng trong lĩnh vực pin với tỷ lệ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài và điện áp điện cực cao. Nó có lợi thế tuyệt đối trong điện thoại di động, máy tính và các ngành công nghiệp khác. Và trở thành một trong những chủ đề nghiên cứu quan trọng của các loại xe năng lượng mới hiện nay.

Để đáp ứng nhu cầu thị trường về năng lượng lưu trữ cao, các doanh nghiệp đã tăng cường nghiên cứu và phát triển năng lượng cụ thể của từng loại pin. Mặc dù có thể tăng thời gian chờ của điện thoại di động, nhưng cũng làm cho mật độ năng lượng thể tích của một pin đơn lẻ ngày càng cao. Tính an toàn của pin lithium ngày càng trở nên nổi bật. Hạn chế chính đối với việc thương mại hóa pin lithium-ion và pin dung lượng cao là tính an toàn.

Vấn đề bị ràng buộc

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với việc sử dụng trên diện rộng của thị trường và sự gia tăng dung lượng của chính pin, trong các điều kiện lạm dụng (như làm nóng, sạc quá mức, xả quá mức, đoản mạch, rung động, đùn, v.v.), pin lithium có các vấn đề nghiêm trọng như cháy nổ. Điều này có thể gây ra hậu quả tử vong cho các công ty do các vụ nổ hoặc thu hồi sản phẩm do nguy cơ an toàn. Nhiều công ty đang đầu tư vào việc phát triển các công nghệ phòng ngừa an toàn pin lithium mới. Ngoài ra, nó cũng mô phỏng các vấn đề có thể xảy ra và phát triển một phương pháp phát hiện tương thích hơn.

Tiêu chuẩn ra mắt

Để phân tích và giải quyết các vấn đề như vậy, quốc tế đã đề xuất nhiều tiêu chuẩn an toàn, chẳng hạn như IEC 62133, UL1642, IEEE 1625, v.v. Trung Quốc cũng đã đưa ra tiêu chuẩn được khuyến nghị GB/T 18287-2000. Đồng thời, một số tiêu chuẩn như: UN 38.3, GB 4943 cung cấp bảo đảm về tính an toàn của pin lithium trong hàng không và vận chuyển đường dài và sử dụng thiết bị. Bài viết này đưa ra một số thảo luận đơn giản về các phương pháp phát hiện một phần IEC 62133 hiện tại.

Thiết bị thử nghiệm pin

Sốc cơ học (nguy cơ đè ép)

Nguyên nhân

Va đập cơ học chủ yếu được sử dụng để mô phỏng môi trường mà sản phẩm phải chịu tác động trong quá trình sử dụng, xử lý hoặc vận chuyển. Để xác định khả năng thích ứng của sản phẩm với các lực tác động khác nhau và đánh giá tính toàn vẹn của cấu trúc. Thiết bị kiểm tra pin thường được sử dụng là buồng thử nghiệm đập vỡ pin.

Yêu cầu tiêu chuẩn thử nghiệm

Tiêu chuẩn IEC 62133 yêu cầu một cell hoặc bộ pin sạc đầy phải được cố định vào máy thử nghiệm bằng phương pháp cứng. Phương pháp này phải có khả năng hỗ trợ tất cả các bề mặt rắn của pin hoặc bộ pin. Một cell hoặc bộ pin phải chịu được lực tương đương với ba cú sốc. Tác động phải được áp dụng theo ba hướng vuông góc với nhau. Ít nhất một hướng phải vuông góc với mặt phẳng ngang.

Gia tốc va chạm của một cell hoặc bộ pin đơn phải sao cho gia tốc trung bình tối thiểu là 75 g và gia tốc cực đại phải nằm trong khoảng từ 125 g đến 175 g trong 3 ms đầu tiên. Các cell hoặc bộ pin phải được thử nghiệm ở nhiệt độ môi trường là 20 ± 5 °C. Sau khi thử nghiệm, mẫu được để trong một giờ trước khi kiểm tra trực quan. Trong quá trình thử nghiệm, pin hoặc bộ pin không bắt lửa, không nổ và không rò rỉ.

Rơi tự do

Nguyên nhân

Thử nghiệm thả rơi chủ yếu được sử dụng để mô phỏng sự rơi tự do mà sản phẩm có thể gặp phải trong quá trình xử lý. Chủ yếu để kiểm tra khả năng chống lại tác động ngẫu nhiên của sản phẩm. 80% thiệt hại về điện tử là do rơi và va chạm. Nhân viên R&D thường dành nhiều thời gian và chi phí để thực hiện các thử nghiệm chất lượng liên quan cho sản phẩm. Các thử nghiệm cấu trúc phổ biến nhất là thử nghiệm thả rơi và va chạm. Trên thực tế, thiết bị thử nghiệm pin được công ty sử dụng phổ biến nhất bao gồm thử nghiệm thả rơi pin và thử nghiệm va chạm mạnh

Yêu cầu tiêu chuẩn thử nghiệm

Tiêu chuẩn IEC 62133 yêu cầu phải rơi tự do ở nhiệt độ môi trường xung quanh là 20 °C ± 5 °C và mỗi pin được sạc đầy. Mỗi pin hoặc cell được sạc đầy cần phải rơi 10M xuống sàn bê tông. Và lặp lại 3 lần. Pin hoặc cell phải có lực tác động theo hướng ngẫu nhiên khi rơi. Sau khi thử nghiệm, pin hoặc cell phải được đặt trong 1 giờ. Sau đó kiểm tra trực quan. Pin không bị cháy hoặc nổ. Thử nghiệm thả rơi kiểm tra khả năng rơi trong môi trường vận chuyển hoặc sử dụng của khách hàng. Về mặt an toàn, thử nghiệm này nhằm kiểm tra hiệu suất hàn kín của pin.

Lạm dụng nhiệt

Nguyên nhân

Vấn đề an toàn của pin lithium-ion chủ yếu là do cháy nổ và các hiện tượng khác do nhiệt độ tăng cao gây ra. Nguyên nhân gây ra nhiệt độ tăng cao như sau:

• Điều kiện bên ngoài
• Điều kiện nội tại

Trong khi nhiệt độ bên ngoài tăng, nhiệt độ bên trong của pin cũng tăng. Trong khi nhiệt độ bên ngoài tăng, nhiệt độ bên trong của pin cũng tăng. Sau khi tăng đến một nhiệt độ nhất định, màng ngăn sẽ đóng nhiệt. Do đó, chức năng bảo vệ cực dương và cực âm là an toàn. Tuy nhiên, nếu bộ tách không đóng hiệu quả, hoặc màng ngăn tan chảy và vỡ, hoặc phản ứng tỏa nhiệt khác xảy ra bên trong pin khiến nhiệt độ pin tiếp tục tăng, có thể gây ra các vấn đề về an toàn. Nhìn chung, Thiết bị kiểm tra pin thường được công ty sử dụng là buồng kiểm tra lạm dụng nhiệt.

Yêu cầu tiêu chuẩn thử nghiệm

IEC 62133 yêu cầu mỗi cell phải được sạc đầy và đặt trong buồng có trọng lực hoặc đối lưu không khí tuần hoàn. Nhiệt độ của buồng được nâng lên 130 °C ± 2 °C với tốc độ 5 °C / phút ± 2 °C / phút. Pin cần được đặt trong môi trường này trong 10 phút (30 phút đối với các cell lớn). Trong quá trình thử nghiệm, pin không bắt lửa và không phát nổ.

Khi hệ thống pin bất thường, nhiệt độ tăng lên. Để ngăn ngừa nguy hiểm, lớp cách điện nhiệt dẻo nóng chảy (120℃ ~ 140℃). Ngoài ra, các lỗ màng đóng lại và trở thành chất cách điện. Điều này ngăn chất điện phân đi qua. Để đạt được mục đích cắt dòng điện. Do đó đạt được mục đích ngắt dòng điện.

Do điều kiện nhiệt độ cao, bộ tách bên trong của pin sẽ bị co nhiệt quá nhiều. Và điều này sẽ gây ra hiện tượng đoản mạch giữa các tấm điện cực dương và âm bên trong. Pin tiếp tục hoạt động dưới hộp nóng nguồn nhiệt bên ngoài, trong khi pin bên trong tạo ra dòng điện đoản mạch nhiệt Q. Hai loại nhiệt này khiến bộ tách pin tiếp tục co lại, gây ra nhiều hiện tượng đoản mạch bên trong hơn và nhiệt bên trong của pin tăng theo cấp số nhân trong một chu kỳ luẩn quẩn. Do nhiệt độ buồng không đổi trong 10 phút đến 30 phút, pin không thể tản nhiệt. Kết quả là nhiệt tích tụ nhanh chóng. Cuối cùng, pin mất kiểm soát.

Kết luận

Khi nhu cầu của người dùng về mật độ năng lượng của pin lithium-ion tiếp tục tăng, hiệu suất an toàn của pin lithium đang phải đối mặt với nhiều thách thức hơn. Nhiều công ty đã nghiên cứu nhiều biện pháp an toàn để cải thiện tính an toàn của pin. Việc tiến hành thử nghiệm cực đoan giúp các công ty tìm ra những thiếu sót trong sản phẩm của mình và sản xuất ra những sản phẩm an toàn hơn.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, thiết bị kiểm tra pin tuyệt vời sẽ đóng vai trò xúc tác tốt cho doanh nghiệp. Chúng tôi là nhà sản xuất thiết bị kiểm tra pin và thiết bị kiểm tra môi trường với 13 năm kinh nghiệm sản xuất và thiết kế. Chúng tôi tin rằng sản phẩm của mình có thể giúp các công ty ngăn ngừa cháy pin, nổ pin và các điều kiện khắc nghiệt khác, đồng thời sản xuất ra các sản phẩm an toàn hơn. Nó cũng có thể thúc đẩy sự phát triển ổn định của pin lithium và các sản phẩm phái sinh của chúng.