Hiệu suất an toàn của pin có tác động đáng kể đến hoạt động trơn tru và đáng tin cậy của xe điện, do đó cần phải kiểm tra hiệu suất an toàn chi tiết của pin. Kiểm tra hiệu suất an toàn của pin xe điện bao gồm các thử nghiệm quá tải và xả, thử nghiệm ngắn mạch, thử nghiệm nhiệt độ cao, thử nghiệm va đập kim, thử nghiệm hiệu suất cơ học, thử nghiệm khả năng chống ăn mòn và các mục khác.

1. Thử nghiệm quá tải và xả

Đối với pin thứ cấp kín, việc sạc và xả quá mức có thể khiến khí tích tụ nhanh chóng trong bình kín, dẫn đến áp suất bên trong tăng nhanh. Nếu van an toàn không được mở kịp thời, có thể khiến pin bị nổ. Trong trường hợp bình thường, van an toàn sẽ mở dưới một áp suất nhất định để giải phóng khí dư thừa. Sau khi khí được giải phóng, nó sẽ dẫn đến lượng chất điện phân giảm và trong trường hợp nghiêm trọng, nó sẽ làm khô chất điện phân, làm giảm hiệu suất của pin và cuối cùng là hỏng hóc. Hơn nữa, trong quá trình giải phóng khí, một lượng chất điện phân nhất định được thực hiện và hầu hết các chất điện phân là axit hoặc bazơ cô đặc, có tác dụng ăn mòn các thiết bị điện.

Do đó, pin xe điện hiệu suất cao phải có khả năng chống sạc quá mức tốt, ít bị nổ và ít bị rò rỉ ở một mức độ sạc và xả quá mức nhất định. Hình dạng pin cũng ít có khả năng thay đổi.

Trong thiết kế pin, người ta thường sử dụng điện cực âm dư thừa để tránh tích tụ quá nhiều khí bên trong pin. Để tránh xảy ra hiện tượng phân cực ngược trong quá trình xả quá mức, bảo vệ phân cực ngược thường được thực hiện bằng cách thêm vật liệu phân cực ngược vào điện cực dương.

Khi tiến hành thử nghiệm sạc, có thể lựa chọn các điều kiện phù hợp dựa trên loại và kiểu pin cụ thể. Lấy pin MH-Ni làm ví dụ, có thể xác định lựa chọn dòng điện sạc quá mức dựa trên công suất đầu ra của nguồn dòng điện không đổi.

Đối với một số loại pin có dung lượng lớn (loại D, loại SC), nguồn dòng điện không đổi chung không thể tạo ra dòng điện lớn 1 C và cần cân nhắc các biện pháp bảo vệ an toàn đầy đủ trong các tình huống dòng điện cao. Đối với các loại pin có dung lượng tương đối nhỏ, có thể chọn hệ số nhân dòng điện lớn hơn. Trong các hệ thống xả khác nhau, có sự khác biệt tương ứng trong các tiêu chuẩn để đánh giá khả năng sạc quá mức của pin. Trong công việc thực tế, hai hệ thống sạc quá mức sau đây được sử dụng.

(1) Sạc pin bằng dòng điện không đổi 0,1 C trong 28 ngày. Trong quá trình thử nghiệm, pin không được nổ hoặc rò rỉ, và dung lượng của pin không được thấp hơn dung lượng danh định khi xả ở 0,2 C sau khi sạc.

(2) Sạc ở dòng điện không đổi 1 C trong 5 giờ, và không được rò rỉ trong 75 phút đầu tiên của thử nghiệm. Rò rỉ được phép sau đó, nhưng không được phép nổ. Sau khi sạc, xả ở 0,2 C và dung lượng không được thấp hơn dung lượng danh định của nó.

Trong quá trình nạp, có thể xác minh phát hiện rò rỉ bằng cách nhỏ chất lỏng vào điểm bịt ​​kín. Màu đỏ của dung dịch hoặc sự hình thành bọt khí được coi là rò rỉ.

Khi tiến hành thử nghiệm quá tải trên pin, trước tiên pin phải được sạc đầy, sau đó phải chọn điều kiện thích hợp để xả. Có hai điều kiện kiểm tra thường được sử dụng.

(1) Nối pin nối tiếp với điện trở chuẩn (khoảng 10 Ω, tùy theo model pin chọn) và xả liên tục trong 24 giờ. Pin không được nổ hoặc rò rỉ trong quá trình xả và dung lượng của pin không được nhỏ hơn 90% dung lượng danh định sau khi xả quá mức.

(2) Đầu tiên xả pin ở 1 C đến 0 V, sau đó xả ở 0,2 C đến 0 V, sau đó xả quá mức ở 1 C trong 6 giờ. Pin không được nổ, nhưng được phép rò rỉ hoặc biến dạng. Sau khi thử nghiệm, pin không được sử dụng lại.

Đối với pin, người ta thường sử dụng phương pháp để kiểm tra khả năng chịu rò rỉ của pin.

2. Thử nghiệm ngắn mạch 

Trong trường hợp đoản mạch, ắc quy xe điện có thể tạo ra dòng điện lớn, có thể làm tăng nhiệt độ ắc quy ngay lập tức, thậm chí làm chất điện phân sôi hoặc vòng đệm bị tan chảy. Do đó, trong quá trình thử nghiệm đoản mạch, ắc quy có thể bị phun kiềm, rò rỉ và các tình huống khác. Thông thường, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ tốt.

Điều kiện thử nghiệm chung là sạc đầy pin và đoản mạch hai cực của pin ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ. Cho phép rò rỉ, nhưng pin không được bắt lửa hoặc phát nổ.

3. Thử nghiệm khả năng chịu nhiệt độ cao

Nói chung, pin bị cấm đốt vì chúng có thể trải qua một số thay đổi nhất định và có thể phát nổ ở nhiệt độ cao hơn. Do đó, cần phải kiểm tra hiệu suất an toàn của pin ở nhiệt độ thích hợp.

Phạm vi nhiệt độ thử nghiệm chung được chia thành vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp. Vùng nhiệt độ cao được đưa vào lửa để thử nghiệm, và vùng nhiệt độ thấp là 100-200 ℃. Các điều kiện thử nghiệm nhiệt độ thấp phổ biến như sau.

(1) Pin đã sạc đầy (100℃) phải được giữ trong 2 giờ và không được xảy ra hiện tượng nổ hoặc rò rỉ.

(2) Pin đã sạc đầy phải được giữ trong hộp nhiệt độ không đổi ở 150℃ trong 10 phút và không được xảy ra hiện tượng nổ hoặc rò rỉ.

Điện trở trong và điện áp mạch hở của pin sẽ trải qua những thay đổi nhất định sau khi vượt qua thử nghiệm ở vùng nhiệt độ thấp, nhưng pin vẫn có thể tiếp tục sử dụng. Việc thử nghiệm pin ở vùng nhiệt độ cao là phá hủy và pin đã thử nghiệm sẽ không còn có thể sử dụng được nữa. Sau khi pin được đưa vào lửa, nhiệt độ có thể đạt tới 800 ℃, và vòng đệm và các loại nhựa khác bên trong pin sẽ tan chảy và bắt lửa. Cho phép kết tủa khí, nhưng không được xảy ra nổ.

4. Thử nghiệm xuyên đinh của pin EV

Khi pin xe điện bị tác động bởi các vật sắc nhọn từ bên ngoài, vỏ có thể bị thủng. Nếu vật bị thủng là vật dẫn điện, có thể xảy ra hiện tượng đoản mạch giữa điện cực dương và điện cực âm, gây ra một số nguy hiểm nhất định. Do đó, đối với pin được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt, cũng nên tiến hành các thí nghiệm đâm thủng và pin phải ở trạng thái sạc đầy trước khi thử nghiệm khoan. Điều kiện thử nghiệm như sau: đường kính kim là φ Đâm thủng pin theo hướng đường kính với đường kính 1,0 mm. Sau khi đâm thủng, pin không được nổ, nhưng được phép rò rỉ và nóng lên.

5. Tính chất cơ học

Các tính chất cơ học bao gồm các thử nghiệm về khả năng chống va chạm, khả năng chống va đập và khả năng chống rung. Các phương pháp thường được sử dụng để thử nghiệm các tính chất cơ học là thử nghiệm va chạm.

Thử nghiệm va chạm

Đầu tiên, sạc pin và xả pin ở dòng điện không đổi 0,2 C sau khi thử nghiệm. Phương pháp 1 yêu cầu dung lượng xả sau khi thử nghiệm không được thấp hơn dung lượng danh định; Phương pháp 2 yêu cầu không có sự khác biệt đáng kể về tổn thất dung lượng pin sau khi thử nghiệm và trước khi thử nghiệm. Sau khi thử nghiệm, pin không bị biến dạng hoặc rò rỉ. Pin mẫu được sử dụng để thử nghiệm va chạm phải được cố định trên bàn va chạm theo một nửa trục dọc và một nửa trục song song để thử nghiệm. Kiểm tra hiệu suất cơ học cũng có thể được thực hiện thông qua các thử nghiệm va chạm đơn giản, trong đó pin có thể được thả ngẫu nhiên từ độ cao 1m theo các hướng khác nhau xuống một tấm ván gỗ sồi dày 2 cm bốn lần. Sau khi thử nghiệm, không được có thay đổi trực quan hoặc rò rỉ về ngoại hình của pin. Ngoài ra, điện áp và điện trở bên trong của pin không được thay đổi.

6. Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn

Các phương pháp thử ăn mòn thường dùng bao gồm thử nghiệm điện hóa, thử nghiệm phun muối, v.v. Thí nghiệm được tiến hành trong hộp phun muối. Đặt pin vào buồng thử nghiệm, phun dung dịch thử dạng phun sương vào pin, sương mù mịn lắng đều trên bề mặt mẫu dưới trọng lượng của chính nó. Dung dịch thử nghiệm là dung dịch NaCl 5% (phần trăm khối lượng), với tổng hàm lượng chất rắn không quá 20%/(μg/g), pH 6,5-7,2. Trong quá trình thử nghiệm, nhiệt độ bên trong hộp phun muối vẫn không đổi ở mức (35 ± 1) ℃. Pin được giữ trong buồng phun muối trong 48 giờ.

Sau khi thử nghiệm, không nên có sự khác biệt đáng kể về dung lượng của pin. Một lượng nhỏ rỉ sét được phép ở trên cùng (lớp niêm phong) và dưới cùng của pin, nhưng không được có lỗ thủng hoặc vết rỗ rất rõ ràng. Pin không được rò rỉ hoặc phát nổ.