Исследование по оценке безопасности и надежности литий-ионных батарей

20 июля 2018 года в Пиншане, Шэньчжэнь, открылся второй форум китайского саммита по разработке технологий испытаний и оценки новых энергетических транспортных средств. Форум проводился под руководством Агентства научно-технических инноваций района Шэньчжэнь Пиншань и был совместно организован компанией Chongqing Vehicle Inspection Research Institute Co., Ltd. и Electric Vehicle Resources Network. Что касается электромобилей, к основным проблемам в настоящее время относятся высокая стоимость аккумулятора, беспокойство о пробеге и проблемы с надежностью. На этом форуме Хэсянгмин, директор отдела исследований новой энергии и химии материалов Института ядерной энергии и новых энергетических технологий Университета Цинхуа, в основном проанализировал безопасность и надежность элементов питания.

В настоящее время из-за большого количества аварий, вызванных элементами питания, стоит отметить, что литий-ионные батареи, которые возникли в аварийных ситуациях, ранее прошли сертификацию безопасности. Причина возникновения в основном вызвана непредсказуемыми внутренними короткими замыканиями, которые, кажется, невозможно полностью устранить; Все аккумуляторные батареи, которые вызывают несчастные случаи, связанные с безопасностью, имеют квалификацию на момент изготовления. Так в чем проблема?

Понятия безопасности и надежности

Безопасность элемента питания в основном делится на два аспекта: неконтролируемое чрезмерное нагревание и неконтролируемое самоиндуцированное нагревание. Нарушение теплового разгона предсказуемо, может быть оценено путем тестирования и может быть улучшено с помощью защитных мер; Самоиндуцированный тепловой разгон непредсказуем и не может быть оценен с помощью испытаний, а также не может быть полностью устранен с помощью управления качеством. В настоящее время все меры безопасности не могут полностью устранить опасности, связанные с литий-ионными батареями.

Г-н Хэсянмин сказал, что аварии, вызванные внутренним коротким замыканием, то есть самовоспроизведенным тепловым разгоном, являются проблемами надежности, а не качеством продукции. Качество продукта - это набор неотъемлемых характеристик продукта, описывающих способность продукта удовлетворять требования потребителей и других заинтересованных сторон. К неотъемлемым характеристикам продукта относятся рабочие характеристики-показатели производительности, специальная надежность, ремонтопригодность и поддержка. Надежность продукта - это способность поддерживать его рабочие характеристики в течение долгого времени. Другими словами, сохранить работоспособность в течение длительного периода времени - значит не потерпеть неудачу. Отказ или поломку можно быстро устранить, что является важной характеристикой качества продукта. Чтобы гарантировать высокую надежность и хорошее техническое обслуживание продуктов, при разработке продукта должны проводиться надёжность, проектирование технического обслуживания, тестирование и управление.

Определение безопасности и надежности литий-ионных аккумуляторов

Безопасность и надежность литий-ионных аккумуляторов означает вероятность того, что литий-ионные аккумуляторы не будут терять тепло при нормальных условиях эксплуатации. Авария, связанная с безопасностью аккумуляторной батареи, - это крайний случай ее отказа. Оценка надежности является узким местом при разработке больших литий-ионных батарей. Hexiangming считает, что это во многом связано с тем, что понимание людьми батарей по-прежнему очень ограничено, и в этом техническом исследовании недостаточно экспериментальных и теоретических накоплений. Однако в области инженерии очень важно и необходимо анализировать потенциальный режим отказа аккумуляторных батарей и разработать соответствующие меры по смягчению последствий.

Исследование по оценке безопасности и надежности литий-ионных батарей

Hexiangming сказал, что во избежание потенциального теплового разгона первое, что нужно предотвратить, - это выяснить причины потенциального отказа безопасности литий-ионных батарей, выяснить потенциальные методы испытаний на отказ безопасности литий-ионных аккумуляторов и выяснить, что может предотвратить или уменьшить эти потенциальные нарушения безопасности. Разработайте меры по предотвращению или уменьшению повреждений, вызванных отказом безопасности.

Существует множество потенциальных причин нарушения безопасности литий-ионных аккумуляторов. Hexiangming сказал, что он в основном включает в себя локальный перегрев, анализ отрицательного электрода на литий, инородные тела металлических частиц, дефекты диафрагмы, конструктивные / производственные дефекты, деформацию электродов и микрокороткие замыкания. Когда локальный перегрев превышает T1, батарея может поддерживать спонтанную экзотермическую «цепную» химическую реакцию, которая в конечном итоге приводит к тепловому разгоне; Экзотермическая реакция лития и электролита, приводящая к локальному перегреву, отложению лития дендритного лития, короткому замыканию, ведущему к локальному перегреву; Даже крошечные металлические загрязнители, которые не видны невооруженным глазом, могут вызвать внутреннее короткое замыкание; Что касается диафрагмы, это может быть связано с Kongdusai, что приводит к утечке лития вокруг отверстия для пробки; В полярной пленке из-за изменения внутреннего напряжения, полярной деформации или расширения и сжатия полярной пленки в процессе зарядки и разрядки возникает внутреннее короткое замыкание.

Возможные методы испытаний и оценки отказов безопасности литий-ионной батареи

Из-за потенциальных причин отказа безопасности литий-ионных аккумуляторов их можно разделить на четыре категории: внутреннее короткое замыкание, термическая стабильность, осаждение лития и аномальное полярное положение. Таким образом, «безопасность и надежность» нынешней литий-ионной батареи можно оценить с помощью теста на микрокороткое замыкание, теста на термостабильность, теста на извлечение лития и теста CT. Таким образом, надежность и отказ батареи могут быть определены до определенной степени, а уровень надежности батареи может быть дополнительно повышен. Hexiangming считает, что японские аккумуляторы в настоящее время являются лучшими с точки зрения безопасности и надежности, а Китай и Южная Корея имеют такой же уровень аккумуляторов.

Страница содержит содержимое машинного перевода.