Các vấn đề về an toàn là trở ngại chính đối với việc ứng dụng pin lithium-ion trên quy mô lớn trong xe điện. Với sự cải thiện liên tục về mật độ năng lượng của pin lithium-ion, việc cải thiện tính an toàn của chúng ngày càng trở nên cấp thiết đối với sự phát triển của xe điện. Sự mất kiểm soát nhiệt là một vấn đề quan trọng trong nghiên cứu về an toàn pin. Do đó, bài viết này cung cấp một đánh giá toàn diện về cơ chế mất kiểm soát nhiệt của pin lithium-ion thương mại được sử dụng trong xe điện. Tóm tắt các tình huống lạm dụng có thể dẫn đến mất kiểm soát nhiệt . Các tình huống lạm dụng bao gồm lạm dụng cơ học, lạm dụng điện và lạm dụng nhiệt . Đoản mạch bên trong là đặc điểm phổ biến nhất của tất cả các tình trạng lạm dụng.

Lạm dụng cơ học

Dưới tác động của ngoại lực, sự biến dạng của các cell pin lithium và cụm pin, cũng như sự dịch chuyển tương đối của các bộ phận khác nhau của chính chúng, là đặc điểm bên ngoài chính của sự lạm dụng cơ học. Các hình thức chính của cell pin bao gồm va chạm, nén và đâm đinh. Xem xét mức độ của cụm pin, các vấn đề rung động cũng cần được xem xét.

Trong lạm dụng cơ học, nguy hiểm nhất là đâm đinh, khi dây dẫn được cắm vào thân pin, gây ra hiện tượng đoản mạch trực tiếp giữa cực dương và cực âm. So với va chạm, bóp méo, v.v., thì chỉ có khả năng xảy ra hiện tượng đoản mạch bên trong. Quá trình đâm đinh sinh nhiệt mạnh hơn và khả năng nóng lên không kiểm soát cao hơn.

Trước đây, phương pháp thử nghiệm đâm thủng bằng đinh được coi là phương pháp thử nghiệm thay thế cho ISC. Tuy nhiên, khả năng lặp lại của thử nghiệm kim đang bị các nhà sản xuất pin thách thức. Một số người tin rằng pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao hơn sẽ không bao giờ vượt qua được thử nghiệm đột biến tiêu chuẩn. Việc cải thiện khả năng lặp lại của thử nghiệm đâm thủng bằng đinh hoặc tìm ra các phương pháp thử nghiệm thay thế vẫn là một vấn đề còn bỏ ngỏ và đầy thách thức trong nghiên cứu về tính an toàn của pin lithium-ion.

Lạm dụng điện

Việc sử dụng pin lithium quá mức về điện thường bao gồm các hiện tượng đoản mạch bên ngoài, sạc quá mức và xả, trong đó sạc quá mức có khả năng dẫn đến mất kiểm soát nhiệt độ cao nhất.

Đoản mạch bên ngoài xảy ra khi hai dây dẫn có chênh lệch áp suất được kết nối bên ngoài cell. Đoản mạch bên ngoài của bộ pin có thể do biến dạng, ngâm, nhiễm bẩn dây dẫn hoặc điện giật trong quá trình bảo dưỡng do va chạm xe hơi.

So với sự đâm xuyên của đinh, nhiệt do ngắn mạch ngoài tỏa ra thường không làm nóng pin. Mối liên hệ quan trọng giữa ngắn mạch ngoài và sự mất kiểm soát nhiệt là nhiệt độ quá cao. Khi nhiệt do ngắn mạch ngoài sinh ra không thể tản ra tốt, nhiệt độ của pin sẽ tăng lên và nhiệt độ tiếp xúc cao sẽ mất kiểm soát. Do đó, cắt dòng ngắn mạch hoặc tản nhiệt quá mức là những phương pháp để ngăn chặn tác hại tiếp theo do ngắn mạch ngoài gây ra.

Sạc quá ngưỡng

Do hàm lượng năng lượng cao, đây là loại lạm dụng điện nguy hiểm nhất. Sinh ra nhiệt và khí là hai đặc điểm chung trong quá trình sạc quá mức. Nhiệt xuất phát từ nhiệt Ohmic và các phản ứng phụ. Thứ nhất, do chèn lithium quá mức, các dendrite lithium phát triển trên bề mặt anot. Thời điểm các dendrite lithium bắt đầu phát triển được xác định bởi tỷ lệ hóa học của catốt và anot. Thứ hai, sự tách rời quá mức của lithium dẫn đến sự sụp đổ của cấu trúc catốt do nhiệt và giải phóng oxy. Việc giải phóng oxy đẩy nhanh quá trình phân hủy chất điện phân, tạo ra một lượng lớn khí. Do áp suất bên trong tăng lên, van xả mở ra và pin bắt đầu cạn kiệt. Sau khi hoạt chất trong cell pin tiếp xúc với không khí, nó trải qua phản ứng dữ dội và giải phóng một lượng nhiệt lớn. Bảo vệ quá tải có thể được thực hiện từ hai khía cạnh: quản lý điện áp và điều chỉnh vật liệu.

Xả quá ngưỡng

Điện áp không đồng đều giữa các pin trong một bộ pin là điều không thể tránh khỏi. Do đó, một khi BMS không thể theo dõi cụ thể bất kỳ cell pin nào có điện áp thấp nhất, nó sẽ bị xả quá mức. Cơ chế lạm dụng xả quá mức khác với các dạng lạm dụng khác và nguy cơ tiềm ẩn của nó có thể bị đánh giá thấp.

Trong quá trình xả quá mức, pin có điện áp thấp nhất trong bộ pin có thể bị xả cưỡng bức bởi các pin khác được kết nối nối tiếp. Trong quá trình xả cưỡng bức, đảo cực khiến điện áp pin trở nên âm, dẫn đến tình trạng nóng bất thường của pin đã xả quá mức. Các ion đồng hòa tan do xả quá mức di chuyển qua màng và tạo thành các nhánh cây đồng có điện thế thấp hơn ở phía cực âm. Khi sự phát triển tiếp tục tăng, các nhánh cây đồng có thể xuyên qua màng, dẫn đến ISC nghiêm trọng.

Lạm dụng nhiệt

Quá nhiệt cục bộ có thể là tình huống lạm dụng nhiệt điển hình xảy ra trong các bộ pin. Lạm dụng nhiệt hiếm khi tồn tại độc lập và thường phát triển từ lạm dụng cơ học và điện, và cuối cùng là nguyên nhân trực tiếp gây ra tình trạng quá nhiệt. Ngoài tình trạng quá nhiệt do lạm dụng cơ học/điện, quá nhiệt có thể do các tiếp điểm kết nối lỏng lẻo. Vấn đề về kết nối pin lỏng lẻo đã được xác nhận. Lạm dụng nhiệt cũng là tình huống được mô phỏng phổ biến nhất, sử dụng pin sưởi ấm có kiểm soát để quan sát phản ứng của chúng trong quá trình sưởi ấm.

Ngắn mạch bên trong

Ngắn mạch bên trong, tiếp xúc trực tiếp giữa cực dương và cực âm của pin, tất nhiên, mức độ tiếp xúc cũng thay đổi rất nhiều trong các phản ứng tiếp theo được kích hoạt. ISC quy mô lớn thường do lạm dụng cơ học và nhiệt sẽ trực tiếp kích hoạt sự mất kiểm soát nhiệt. Ngược lại, ngắn mạch bên trong tự phát triển tương đối nhẹ và tạo ra rất ít nhiệt, sẽ không kích hoạt sự mất kiểm soát nhiệt ngay lập tức.

Tốc độ giải phóng năng lượng thay đổi tùy theo mức độ vỡ màng ngăn và thời gian từ khi ISC đến khi mất kiểm soát nhiệt. Người ta tin rằng ISC tự phát có nguồn gốc từ ô nhiễm hoặc khiếm khuyết trong quá trình sản xuất. Ô nhiễm/khuyết điểm mất nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tháng để phát triển thành ISC tự phát và các cơ chế liên quan đến quá trình ủ bệnh dài hạn khá phức tạp.

Bài viết giới thiệu các kết quả nghiên cứu hiện tại về hiện tượng, nguyên nhân và chiến lược ứng phó của hiện tượng mất kiểm soát nhiệt. Các đặc điểm phổ biến nhất của tất cả các tình trạng lạm dụng là ngắn mạch bên trong, bao gồm lạm dụng cơ học, lạm dụng điện và lạm dụng nhiệt. Mất kiểm soát nhiệt tuân theo cơ chế phản ứng dây chuyền, trong đó các phản ứng phân hủy của vật liệu thành phần pin xảy ra liên tiếp.

Thử nghiệm pin là một bước quan trọng để đảm bảo an toàn, độ tin cậy và hiệu suất của pin. Do các mối nguy hiểm vốn có của pin (như đoản mạch, rò rỉ và ăn mòn), quá trình thử cũng ẩn chứa nhiều rủi ro an toàn khác nhau, chẳng hạn như sử dụng thiết bị phụ trợ cơ học lớn, hệ thống sạc và xả dòng điện cao và các thí nghiệm mô phỏng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Cần tiến hành nghiên cứu chuyên sâu để đảm bảo bảo vệ an toàn cho việc thử nghiệm pin, đảm bảo an toàn cá nhân cho nhân viên phòng thí nghiệm và đảm bảo an toàn tài sản của các dụng cụ và thiết bị.

Dựa trên quan điểm trên, tác giả bài viết này phân loại các hạng mục thử nghiệm pin, phân tích các mối nguy tiềm ẩn trong quá trình thử nghiệm theo điều kiện triển khai dự án và đề xuất các biện pháp bảo vệ an toàn thực tế và khả thi để giải quyết các mối nguy này.

1 Phân loại các hạng mục thử nghiệm pin

Các mục thử nghiệm pin thường có thể được chia thành bốn loại:

kiểm tra ngoại quan, kiểm tra hiệu suất điện, kiểm tra khả năng thích ứng với môi trường và kiểm tra an toàn .

• Kiểm tra ngoại quan: ngoại quan, cực tính, kích thước tổng thể, chất lượng, v.v.;

• Kiểm tra hiệu suất điện: khả năng xả ở nhiệt độ phòng, khả năng xả ở tốc độ nhiệt độ phòng, khả năng giữ điện tích và phục hồi điện tích, tuổi thọ lưu trữ và chu kỳ, v.v.;

• Kiểm tra hiệu suất thích ứng với môi trường: khả năng xả ở nhiệt độ cao và thấp, mô phỏng độ cao , độ ẩm và nhiệt độ không đổi, khả năng chống rung và chống phun muối;

• Kiểm tra hiệu suất an toàn: va chạm cơ học, rơi, đóng đinh, đùn, va chạm, sốc nhiệt độ, chu kỳ nhiệt độ, ngâm lửa bên ngoài, quá tải, xả quá mức, ngắn mạch bên ngoài và lạm dụng nhiệt.

Các hạng mục thử nghiệm trên cũng có thể được chia thành các thử nghiệm sử dụng bình thường, thử nghiệm sử dụng sai có thể dự đoán trước và thử nghiệm lạm dụng. Thử nghiệm sử dụng bình thường: mô phỏng độ cao, chu kỳ nhiệt độ, rung động và sạc tốc độ thấp; Thử nghiệm sử dụng sai có thể dự đoán trước: ngắn mạch bên ngoài, va chạm vật nặng, va chạm máy móc, rơi, xả cưỡng bức, sạc bất thường, lắp đặt không đúng cách, xả quá mức, sạc quá mức và sạc tốc độ cao; Thử nghiệm lạm dụng: đâm đinh, bóp và đốt bên ngoài. Mức độ nguy hiểm của hai loại thử nghiệm sau cao hơn mức độ nguy hiểm của các thử nghiệm sử dụng bình thường.

2 Nguy cơ tiềm ẩn của việc thử nghiệm pin

Khi pin được sử dụng và lưu trữ không đúng cách, có nguy cơ cháy nổ. Ngoài ra, có một số rủi ro về an toàn liên quan đến việc sử dụng thiết bị thử nghiệm. Các mối nguy hiểm chính trong quá trình thử nghiệm pin bao gồm cháy nổ, rò rỉ chất lỏng, rò rỉ khí, tiếng ồn và rung động, mối nguy hiểm về cơ học và mối nguy hiểm về điện.

2.1 Cháy nổ

Pin đánh lửa và nổ thường do các yếu tố bên ngoài như thủng, nén, sạc quá mức, nhiệt độ cao và đoản mạch gây ra, có thể gây ra đoản mạch bên trong hoặc bên ngoài trong pin và gây ra phản ứng hóa học giữa vật liệu điện cực và chất điện phân. Chẳng hạn như sự phân hủy của màng giao diện pha điện phân rắn (SEI), quá trình oxy hóa và khử chất điện phân hữu cơ, sự phân hủy của điện cực dương và phản ứng tiếp theo của oxy sinh ra từ quá trình phân hủy điện cực dương với chất điện phân hữu cơ. Nếu lượng nhiệt lớn sinh ra từ các phản ứng này không được tản ra môi trường xung quanh kịp thời, chắc chắn sẽ dẫn đến sự mất kiểm soát nhiệt, cuối cùng dẫn đến cháy và nổ pin.

2.2 Rò rỉ

Pin axit chì sử dụng axit sunfuric loãng làm chất điện phân, có tính ăn mòn nhất định. Trong quá trình thử nghiệm, nếu vỏ pin bị hỏng và rò rỉ chất điện phân, sẽ gây nguy hiểm đáng kể cho người và thiết bị; Pin lithium ion sử dụng chất điện phân hữu cơ, có thể gây ra khí thải, mùi hăng và chứa các chất độc hại trong quá trình thử nghiệm an toàn.

2.3 Tiếng ồn và rung động

Tiếng ồn trong quá trình thử nghiệm pin chủ yếu đến từ các mục như rung động, va chạm cơ học, va chạm và rơi. Trong đó, rung động và va chạm là tiếng ồn liên tục, trong khi va chạm và rơi cơ học là tiếng ồn tức thời. Thiết bị kiểm tra hiệu suất điện của pin thường sử dụng làm mát bằng không khí và hoạt động của quạt cũng có thể tạo ra tiếng ồn. Độ rung chủ yếu đến từ các thử nghiệm rung động và thử nghiệm va chạm.

2.4 Nguy cơ cơ học

Trong các thử nghiệm về va đập cơ học, va chạm vật nặng, rung động, va chạm và rơi, kẹp dễ bị lỏng, khiến pin văng ra ngoài và gây thương tích cho người; Ngoài ra, quá trình vận hành các thiết bị cơ học nói trên cũng tiềm ẩn một số rủi ro nhất định.

2.5 Nguy cơ về điện

Các hạng mục kiểm tra hiệu suất điện như công suất và tuổi thọ đòi hỏi thiết bị phải hoạt động liên tục trong thời gian dài, gây ra một số nguy cơ về an toàn; Ngoài ra, có khả năng kết nối ngược pin hoặc đoản mạch trong quá trình kết nối pin.

3 Yêu cầu và biện pháp bảo vệ an toàn

3.1 Bảo vệ nhân sự

Bảo vệ nhân sự là vô cùng quan trọng. Thanh tra viên tiếp xúc trực tiếp với mẫu và thiết bị không chỉ là người thực hiện bảo vệ an toàn mà còn là đối tượng của bảo vệ an toàn. Thực hiện mọi biện pháp có thể để đảm bảo an toàn cho nhân sự. Giảm thiểu tiếp xúc càng nhiều càng tốt và tránh tiếp xúc nếu có thể. Cần tăng cường đào tạo nhân sự để nâng cao nhận thức và khả năng bảo vệ an toàn; Cần có thiết bị bảo vệ và nghiêm cấm tiến hành thử nghiệm dự án nguy hiểm hoặc có nguy cơ mà không đeo thiết bị bảo vệ; Khu vực giám sát và khu vực thử nghiệm phải được tách biệt phù hợp và nên sử dụng thiết bị điều khiển từ xa càng nhiều càng tốt.

3.2 Bảo vệ mẫu

Việc bảo vệ mẫu chủ yếu là trong quá trình lưu trữ. Duy trì môi trường khô ráo, nhiệt độ ổn định và vừa phải; Cách điện và bảo vệ các điện cực để ngăn ngừa đoản mạch ngẫu nhiên; Nên tiến hành kiểm tra thường xuyên để loại bỏ các mối nguy tiềm ẩn ngay khi phát hiện; Nên phân loại và cô lập đúng cách để ngăn ngừa ảnh hưởng lẫn nhau.

3.3 Bảo vệ thiết bị

Bảo vệ thiết bị, một mặt, phải đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường; Mặt khác, cần phòng ngừa các sự kiện bất ngờ ảnh hưởng đến thiết bị. Tăng cường kiểm tra và bảo dưỡng, thường xuyên loại bỏ bụi bẩn khỏi thiết bị phát hiện sạc và xả; Thường xuyên loại bỏ bụi bẩn và bôi trơn các thiết bị cơ khí như bàn rung và bàn va đập; Thường xuyên kiểm tra xem chức năng báo động có bình thường không; Lắp đặt các phương tiện bảo vệ an toàn như lưới bảo vệ; Đối với các thiết bị đã ngừng hoạt động trong thời gian dài, cần phải cắt nước và điện

3.4 Bảo vệ môi trường

Khi điều kiện bất thường xảy ra trong môi trường thử nghiệm khép kín (như buồng thử nghiệm môi trường), cần dừng thử nghiệm. Sau khi có bằng chứng (như chụp ảnh khói và lửa), cần dập tắt đám cháy hiệu quả và xả khí thải qua kênh xả chuyên dụng của hộp. Phòng thử nghiệm phải được trang bị máy dò khói, bình chữa cháy, hộp cát, vòi chữa cháy và các phương tiện chữa cháy khác. Sau khi có bằng chứng, pin đã loại bỏ phải được xử lý vô hại theo hướng dẫn của nhà cung cấp mẫu và các thông số kỹ thuật của phòng thí nghiệm có liên quan hoặc được gửi đến một tổ chức chuyên nghiệp để xử lý hợp lý theo các quy định và quy trình có liên quan.

3.5 Những cái khác

Bố trí hợp lý từng khu vực dựa trên các đặc điểm khác nhau của dự án thử nghiệm. Kiểm tra hiệu suất điện ít ảnh hưởng đến môi trường và độ an toàn cao. Có thể bố trí ở những khu vực có nhiều hoạt động của nhân viên, nhưng khu vực mẫu thử nghiệm, khu vực vận hành thiết bị và khu vực quan sát giám sát phải được tách biệt;

Các hạng mục thử nghiệm nguy hiểm như đinh đâm xuyên và quá tải có thể được bố trí ở những khu vực xa xôi và thông gió tốt; Các hạng mục thử nghiệm có tiếng ồn lớn như rung động và va chạm có thể được bố trí ở những khu vực xa xôi. Nếu điều kiện cho phép, cũng nên dành một số không gian an toàn. Thiết kế hệ thống bảo vệ an toàn. Thiết lập các quy trình hướng dẫn vận hành an toàn hợp lý và khả thi, các quy trình ứng phó khẩn cấp cho các trường hợp khẩn cấp và các quy trình đào tạo nhân sự. Có hiểu biết sơ bộ về các loại và hiệu suất của pin, và dựa trên điều này, để xác định tính an toàn của dự án thử nghiệm.

4 Kết luận

Bảo vệ an toàn của phòng thí nghiệm có thể được tiếp cận từ hai khía cạnh: hệ thống quản lý và cơ sở phần cứng. Với sự phát triển liên tục của công nghệ thử nghiệm pin, sự cải thiện liên tục của các tiêu chuẩn quản lý phòng thí nghiệm và sự cải thiện liên tục của an toàn pin, hệ số an toàn của phòng thí nghiệm thử nghiệm pin sẽ tiếp tục được cải thiện.

1. Giới thiệu cơ bản

Quá trình nghiên cứu và ứng dụng pin điện cho xe điện đã trải qua quá trình phát triển từ pin axit chì, pin niken hydro đến pin lithium, trong khi pin lithium cũng đã phát triển từ lithium kim loại đến hợp chất lithium và đến pin lithium-ion hiện nay.

Pin lithium ion cho xe điện chủ yếu bao gồm pin lithium sắt phosphate, pin lithium coban phosphate và pin lithium manganate, có đặc điểm là mật độ năng lượng tương đối cao. Trong số đó, pin lithium sắt phosphate được sử dụng rộng rãi trong xe điện thuần túy trong nước do tính an toàn tương đối tốt.

Về mặt cấu trúc, pin điện lithium-ion chủ yếu bao gồm các cell pin, cụm pin hoặc hệ thống pin. Do sự hiện diện tích cực của các ion lithium trên bề mặt kim loại trong pin lithium-ion, có thể có các vấn đề về an toàn và ổn định trong quá trình phát triển, sử dụng và thử nghiệm pin lithium-ion, cần phải ngăn ngừa và loại bỏ.

2.Mô tả mức độ an toàn

Bất kể mẫu là cell pin, cụm pin hay hệ thống pin, bất kể yếu tố kích hoạt nào, cháy hoặc nổ sẽ xảy ra trong quá trình lắp đặt cell pin trong quá trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc lắp đặt xe. IEC62660 cung cấp mô tả chuẩn về kết quả thử nghiệm cell pin lithium-ion cho xe điện chạy trên đường và đóng vai trò là thuật ngữ tiêu biểu cho kết luận thử nghiệm.

(1) Không có kết quả

Không có sự thay đổi nào về ngoại hình.

(2) Biến dạng

Sự thay đổi hoặc biến dạng về ngoại hình, bao gồm cả sự phồng lên. Áp suất bên trong của pin là do áp suất khí tăng lên do phản ứng và thoát khí bên trong pin. Biến dạng có thể được phát hiện thông qua kích thước ngoại hình. Áp suất không khí quá mức sẽ làm vỡ vỏ và gây nổ. Vì lý do an toàn, pin lithium-ion được thiết kế với van xả chống nổ một chiều.

(3) Tràn đầy

Chất điện phân tràn ra từ lỗ thông hơi, van xả hoặc van an toàn chống nổ và có sương mù.

(4) Rò rỉ

Chất điện giải tràn ra từ các mối nối kết cấu như vỏ, phớt và/hoặc các đầu cuối bên ngoài cổng thông gió.

(5) Khói

Khói được thải ra từ lỗ thông hơi, thường là chất điện phân bay hơi.

(6) Vỡ

Do các lý do bên trong hoặc bên ngoài, hộp chứa pin bị hư hỏng về mặt cơ học, dẫn đến việc tiếp xúc hoặc tràn vật liệu bên trong, nhưng không có vật liệu nào bị phun ra, kể cả khói.

7) Lửa

Các cell pin phát ra ngọn lửa hoặc có dấu hiệu cháy.

8) Vụ nổ

Hộp chứa pin đã bị vỡ và các thành phần chính đã bị mở ra một cách thô bạo.

3.Nguyên nhân gây nguy hiểm

Các cell pin của pin lithium-ion là thành phần chính gây ra hiện tượng đánh lửa và nổ trong quá trình sử dụng và thử nghiệm, và lý do gây ra mối nguy hiểm của chúng có thể được tóm tắt như sau:

3.1 Ngắn mạch

1) Chập mạch bên ngoài

Đoản mạch giữa các cực của ắc quy, chủ yếu do lỗi hoặc hư hỏng ở cấu trúc bên ngoài, thường do lý do cơ học hoặc vật lý. Các phòng thí nghiệm thường sử dụng điện thử nghiệm đoản mạch ở mức mΩ (IEC62660: 5 mΩ. UL1642 và UN38.3: 100 mΩ)

Tiến hành thử nghiệm đoản mạch ngoài có thời gian để kiểm tra điện trở. Một số thí nghiệm thậm chí không giới hạn thời gian và cường độ phản ứng của chúng trong phòng thí nghiệm có thể tưởng tượng được.

2) Chập mạch bên trong

Ngoại trừ hiện tượng đoản mạch vật lý giữa các đầu điện cực (các mảnh) trong thân pin. Pin lithium ion cũng có thể bị ảnh hưởng bởi bộ tách polymer

Đứt gãy gây ra hiện tượng đoản mạch. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, hiện tượng đoản mạch bên trong thường xảy ra trong các thử nghiệm quá tải, thử nghiệm môi trường và thử nghiệm vòng đời khác nhau.

Độ dày màng ngăn chính được sử dụng trong pin lithium-ion điện thường là trên 30μm. Mặc dù cao hơn pin lithium-ion thông thường 16-20μm lần. Màng ngăn của m dày hơn nhiều, nhưng dù sao thì nó cũng rất mỏng.

Màng loa rất dễ vỡ. Sau khi bị tác động cơ học như lực cơ học bên ngoài và biến dạng nhiệt làm hỏng, sẽ trực tiếp dẫn đến đoản mạch bên trong. Ngoài ra, quá nhiệt cũng có thể gây hư hỏng màng loa, gây ra đoản mạch bên trong.

Ngoài ra, các khiếm khuyết trong nguyên liệu thô của màng ngăn có thể gây ra hư hỏng nhỏ cho màng ngăn trong quá trình sản xuất. Tất cả những lý do này đều có thể gây ra sự gia tăng nhiệt độ cục bộ trong pin lithium-ion điện trong điều kiện ngắn mạch nhỏ. Hơn nữa, các mạch ngắn nhỏ này sẽ dần dần mở rộng trong quá trình sử dụng hoặc tải thử nghiệm, hình thành các mạch ngắn bên trong có ảnh hưởng.

3.2 Nhiệt độ tăng

Nhiệt độ tăng của pin được định nghĩa là sự chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong pin và nhiệt độ môi trường. Các yếu tố an toàn nêu trên đi kèm với quá trình tăng nhiệt độ. Do đó, bộ tách pin lithium-ion dùng cho xe điện chạy trên đường phải có hiệu suất vật lý là “bảo vệ tự động tắt máy” để cải thiện hiệu suất an toàn khi sử dụng xe điện.

3.3 Thiệt hại cơ học trực tiếp

Trong quá trình thử nghiệm môi trường cơ học và thử nghiệm hoạt động bất thường ( lạm dụng ), có thể trực tiếp gây hư hỏng cho cell pin hoặc gây suy giảm hiệu suất sau khi làm hỏng cấu trúc bên trong của cell pin. Cháy hoặc nổ trực tiếp trong thử nghiệm sốc cơ học cũng được ghi nhận. Sau khi thử nghiệm rung, cấu trúc bên trong của cell pin bị hư hỏng và cũng có khả năng xảy ra nguy cơ đánh lửa hoặc nổ chậm.

3.4 Nhiệt độ và độ ẩm môi trường

Kiểm tra môi trường nhiệt độ và kiểm tra môi trường độ ẩm chắc chắn sẽ làm xấu đi các điều kiện của thử nghiệm tải. Do tiến hành thử nghiệm trong buồng thử nghiệm, các vấn đề an toàn và thảm họa thứ cấp đã trở thành những yếu tố quan trọng cần phải ngăn ngừa.

4. Kiểm tra các điểm chính

1) Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, cháy nổ là hai tình huống cần được bảo vệ cẩn thận. Một vài kết quả đầu tiên có thể gây ô nhiễm hoặc gây hại thứ cấp, và không nhất thiết dẫn đến thiệt hại trực tiếp mang tính phá hoại, nhưng chúng cũng nên được ghi lại bằng hình ảnh và văn bản càng nhiều càng tốt.

2) Quá tải phát sinh trong nhiều thí nghiệm khác nhau là một trong những lý do chính gây ra các vấn đề về an toàn trong phòng thí nghiệm. Pin mẫu phát sinh nhiệt do nhiều lý do quá tải khác nhau, dẫn đến màng ngăn tan chảy, gây ra hiện tượng đoản mạch, bốc hơi chất điện phân và phát nổ.

Rõ ràng, nhiệt độ và tốc độ tăng nhiệt độ trong thời gian này là các yếu tố có thể đo lường được. Việc đo các yếu tố nhiệt độ sẽ được lặp lại trong tất cả các giai đoạn của thí nghiệm. Miễn là việc lấy mẫu, đo lường, ghi chép và so sánh nhiệt độ thích hợp được sắp xếp trong các nút thí nghiệm, thì mức độ suy giảm của các mẫu có thể được phát hiện và đánh giá sớm, và các biện pháp phòng ngừa có thể được thực hiện theo đó. Đối với công việc bất thường (thử nghiệm nhiệt độ lạm dụng), cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp.

3) Kiểm tra môi trường thử nghiệm cơ học. Va đập và rung động cơ học là tác động của điều kiện môi trường lái xe lên mẫu pin trong quá trình tải mô phỏng và sử dụng thực tế, mức độ nghiêm trọng của thử nghiệm không cao.

Ngay cả khi tác động an toàn là do thử nghiệm trực tiếp, phản ứng thường nhẹ hoặc chậm. Tuy nhiên, các thử nghiệm cơ học không hoạt động bình thường (lạm dụng) có thể có phản ứng nghiêm trọng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường phòng thí nghiệm.

Sau khi mẫu đã trải qua thử nghiệm cơ học, việc lấy mẫu nhiệt độ, đo lường và kiểm tra cũng phải được sắp xếp liên tục để dự đoán và ngăn ngừa sự xuất hiện của các điều kiện bất lợi, nhằm ứng phó với các phản ứng chậm trễ tiềm ẩn.

4) Ngoài ra còn có các thử nghiệm với phản ứng nhiệt độ nghiêm trọng và thử nghiệm ngắn mạch với hoạt động bất thường (lạm dụng).

5) Khi nhiệt độ của mẫu pin tăng đột ngột, cần lưu ý rằng mọi bộ điều khiển bên ngoài của hệ thống/bộ pin đều đã hỏng tại thời điểm này.