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眾志檢測集模擬環境與可靠性試驗設備研發、生產、銷售、服務于一體的國家高新技術企業、廣東省“專、精、特、新”企業,CMC儀器計量認證企業,公司通過歐盟CE認證、ISO9001:2015國際質量體系認證、ISO14001:2015環境管理體系認證、ISO45001:2018職業健康體系認證。

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電池熱失控的引發原因?鋰離子電池、蓄電池熱失控解決方案

發布時間:2023-07-19發布者:小編

 眾志檢測儀器鋰離子電池、蓄電池熱失控測試解決方案詳細說明

  通過對不同標準中熱失控的定義對比發現,熱失控更多是被描述為:電池內部發生不可控溫升的現象。在電芯的實際使用過程中,其材料可逆容量、SEI阻抗、電解液組分、結構件物理指標等是一個動態變化過程,直接影響電芯充放電曲線、內阻等動態變化。如果電芯的實際使用條件(如溫度限值、電壓限值、電流值等)沒有動態調整與之匹配,從而造成電芯內部結構加速損傷以及引發部分關鍵原材料加速失效的情況,稱之為電芯濫用。濫用經常會最終導致電芯安全失效,即熱失控。

  熱失控現象的產生原因可以分為兩類:內因和外因。內因主要指在電池設計及制造過程中產生的原因;外因主要指在電池運輸、安裝及運行維護過程中由于人員、外部條件等導致的原因。分類概括如下▼

 眾志檢測儀器鋰離子電池、蓄電池熱失控測試解決方案(加熱觸發、過充觸發、底部針刺觸發熱失控形式)

 

試驗應在以下條件進行:

  a)本試驗應在溫度為0℃以上,相對濕度為15%~90%,大氣壓力為86~106kPa的環境中進行;
  b)試驗開始前,測試對象的SOC應調至大于制造商規定的正常SOC工作范圍的90%或者95%;
  c)試驗開始前,所有的試驗裝置應都必須正常運行;
  d)試驗應盡可能少地對測試樣品進行改動,制造商需提交所做改動的清單;
  e)試驗應在室內環境或者風速不大于2.5km/h的環境下進行。

 

  核心技術參數

 試驗方法:

  推薦加熱和針刺這兩種方法作為鋰離子電池系統熱擴散試驗的候選方法,制造商可以選擇其中一種方法,也可自行選擇其他方法來觸發熱失控。

  ●執失控觸發對象:
  試驗對象中的鯉離子電池單體。選擇離子電池包內靠近中心位置,或者被其他理離子電池單體包圍且很難產生熱輻射的鯉離子電池單體。

  ●針刺觸發熱失控:
  刺針材料:鋼;刺針直徑:3mm~8mm;針尖形狀:圓維形,角度為20°~60°;針刺速度:10mm/S~100mm/S;
  針刺位置及方向:選擇能觸發理離子電池單體發生熱失控的位置和方向( 例如,垂直于極片的方向)。( 配合針刺試驗機或電池包底部針刺試驗機完成測試)

  ●加熱觸發熱失控:
  使用平面狀或者棒狀加熱裝置,并且其表面應覆蓋陶瓷、金屬或絕緣層。對于尺寸與鯉離子電池單體相同的塊狀加熱裝置,可用該加熱裝置代替其中一個鯉離子電池單體,與觸發對象的表面直接接觸:對于  薄膜加熱裝置,則應將其始終附著在觸發對象的表面;加熱裝置的加熱面積都應不大于鯉離子電池單體的表面積;將加熱裝置的加熱面與電池單體表面直接接觸,加熱裝置的位置應與溫度傳感器的位置相對應;安裝完成后,立即啟動加熱裝置,以加熱裝置的最大功率對觸發對象進行加熱;

  加熱裝置的功率要求參見下表【加熱對象能量 E(Wh)】;當發生熱失控或者定義的監測點溫度達到300°C時,停止觸發。

滿足標準
 
  ●GB 31241-2014《便攜式電子產品用鋰離子電池和電池組安全要求》
  ●GB 8897.4-2002(idt IEC60086-4:2000)《原電池 第4部分: 鋰電池的安全要求》
  ●GB 8897.5-2006(idt IEC60086-5:2005)《原電池 第5部分:水溶液電解質電池的安全要求》
  ●IEC 62133:2002《堿性或其它非酸性電解液二次單體電池和電池組 便攜式密封二次單體電池和電池組的安全要求》
  ●IEC 61951-1:2003《含堿性或其它非酸性電解質的便攜式密封可再充電電池和電池組 第1部分:鎳鎘電池》
  ●IEC 61951-2:2003《含堿性或其它非酸性電解質的便攜式密封可再充電電池和電池組 第2部分:鎳金屬氫化物》
  ●IEC 61960:2003《堿性或其它非酸性電解液二次單體電池和電池組 便攜式二次鋰單體電池和電池組》
  ●UL 1642:2006《鋰蓄電池組》進行熱濫用(極高溫)和熱沖擊試驗項目

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