Im Vergleich zu anderen zylindrischen und quadratischen Batterien flexible VerpackungLithiumbatterienerfreuen sich aufgrund der Vorteile flexibler Größengestaltung und hoher Energiedichte immer größerer Beliebtheit.Kurzschlusstests sind eine effektive Möglichkeit, Lithiumbatterien in flexiblen Verpackungen zu bewerten.In diesem Artikel wird das Fehlermodell des Batteriekurzschlusstests analysiert, um die Hauptfaktoren herauszufinden, die einen Kurzschlussfehler beeinflussen.analysiert das Fehlermodell anhand einer beispielhaften Verifizierung unter verschiedenen Bedingungen und gibt Vorschläge zur Verbesserung der Sicherheit flexibler Verpackungs-Lithiumbatterien.
Kurzschlussfehler des flexiblen KabelsVerpackung von LithiumbatterienDazu gehören in der Regel Flüssigkeitsaustritt, Trockenrissbildung, Feuer und Explosion.Leckagen und Trockenrisse treten normalerweise im schwachen Bereich des Kabelschuhpakets auf, wo die Trockenrisse des Aluminiumpakets nach dem Test deutlich zu erkennen sind;Feuer und Explosion sind gefährlichere Sicherheitsunfälle in der Produktion, und die Ursache ist in der Regel eine heftige Reaktion des Elektrolyten unter bestimmten Bedingungen nach der Trockenrissbildung des Aluminiumkunststoffs.Im Vergleich zum Kurzschlusstest einer flexiblen Lithiumbatterie ist der Zustand der Aluminium-Kunststoff-Verpackung der entscheidende Faktor, der zum Ausfall führt.
Bei einem Kurzschlusstest wird die Leerlaufspannung desBatteriefällt augenblicklich auf Null ab, während ein großer Strom durch den Stromkreis fließt und Joulesche Wärme erzeugt wird.Die Größe der Jouleschen Wärme hängt von drei Faktoren ab: Strom, Widerstand und Zeit.Obwohl der Kurzschlussstrom nur für kurze Zeit besteht, kann aufgrund des hohen Stroms dennoch eine große Wärmemenge entstehen.Diese Wärme wird in kurzer Zeit (normalerweise einige Minuten) nach dem Kurzschluss langsam abgegeben, was zu einem Anstieg der Batterietemperatur führt.Mit zunehmender Zeit wird die Joulesche Wärme hauptsächlich an die Umgebung abgegeben und die Batterietemperatur beginnt zu sinken.Daher wird davon ausgegangen, dass der Kurzschlussfehler der Batterie im Allgemeinen zum Zeitpunkt des Kurzschlusses und innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne danach auftritt.
Das Phänomen der Gasausbeulung tritt häufig beim Kurzschlusstest von Lithiumbatterien mit flexibler Verpackung auf, was folgende Ursachen haben sollte.Der erste ist die Instabilität des elektrochemischen Systems, dh die oxidative oder reduktive Zersetzung des Elektrolyten, die durch den hohen Strom verursacht wird, der durch die Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt fließt, und die Gasprodukte werden in die Aluminium-Kunststoff-Verpackung gefüllt.Der aus diesem Grund verursachte Anstieg der Gasproduktion ist unter Hochtemperaturbedingungen deutlicher zu erkennen, da bei hohen Temperaturen die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass Nebenreaktionen zur Elektrolytzersetzung auftreten.Darüber hinaus kann der Elektrolyt, selbst wenn er keine Zersetzungsnebenreaktionen durchläuft, durch Joulesche Wärme teilweise verdampft werden, insbesondere bei Elektrolytkomponenten mit niedrigem Dampfdruck.Die dadurch verursachte Gasproduktionsausbeulung ist temperaturempfindlicher, dh die Ausbeulung verschwindet grundsätzlich, wenn die Zelltemperatur auf Raumtemperatur sinkt.Unabhängig von der Ursache der Gasbildung wird der erhöhte Luftdruck im Inneren der Batterie während eines Kurzschlusses jedoch die Trockenrissbildung im Aluminium-Kunststoff-Gehäuse verschlimmern und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls erhöhen.
Basierend auf der Analyse des Prozesses und Mechanismus des Kurzschlussausfalls, der Sicherheit flexibler LithiumverpackungenBatterienkann unter folgenden Aspekten verbessert werden: Optimierung des elektrochemischen Systems, Reduzierung des positiven und negativen Ohrwiderstands und Verbesserung der Festigkeit des Aluminium-Kunststoff-Pakets.Die Optimierung des elektrochemischen Systems kann aus verschiedenen Blickwinkeln erfolgen, wie z. B. positive und negative Aktivmaterialien, Elektrodenverhältnis und Elektrolyt, um die Fähigkeit der Batterie zu verbessern, vorübergehend hohen Strömen und kurzzeitig hoher Hitze standzuhalten.Eine Verringerung des Laschenwiderstands kann die Erzeugung und Ansammlung von Joule-Wärme in diesem Bereich verringern und die Hitzeeinwirkung auf den schwachen Bereich des Gehäuses deutlich reduzieren.Eine Verbesserung der Festigkeit des Aluminium-Kunststoff-Pakets kann durch die Optimierung der Parameter im Batterieherstellungsprozess erreicht werden, wodurch das Auftreten von Trockenrissen, Bränden und Explosionen deutlich reduziert wird.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. April 2023