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锂離子電池強制內短路測試解決方案

發布時間:2021-04-12

锂離子電池作爲目前最流行的新能源動力源,已日益與我們的生活緊密連接。無論是智能手機,手表,電動牙刷,還是新能源動力汽車,锂電池都是目前最爲經濟、可靠的能量源,並經曆了長期的市場驗證。而隨著一例例因電池原因造成的著火、爆炸等事故,锂電池的安全性也越來越受到大家的重視。 從每年在世界各地發生的電池安全事故的失效初步分析來看,大部分是由于電池內部發生短路引起的。自 2004 年日本某公司笔记本电池发生起火后,经详细调查,起火是由于电池在生产过程中内部混入了微小的金属颗粒,此颗粒在电池充放电、温度变化和外部撞击的过程中穿刺了正负极隔膜,从而导致内部发生了短路,进而引起热失控,以致发生起火。但此类偶然混入无 法完全避免,所以我们对锂电池提出了新的测试要求,即:电池即使有微小颗粒混入,需要依然能够安全的使用,而测试电池混入微小颗粒后表现的测试即为锂離子電池的強制內短路測試。

 

1锂離子電池的強制內短路測試

強制內短路測試既可以應用在 18650,21700 等圓柱形電池,也可以應用于方形軟包電池。測試前,需要在規定環境的手套箱中對電池進行拆解,在混入模擬微小金屬顆粒的標准金屬鎳片後對電池進行封裝。在達到規定的溫度和時間條件後,放置于強制內短路測試系統中以 0.1mm/s 的速度对电池放置镍片的位置进行施压, 在匀速达到规定的压力同 时,实时监测锂电池压力的变化和表面温度的变化。当观测到电压发生 50mV 壓降或者當施壓載荷達到 400N(方形電池)或 800N(圓柱形電池)時,停止加壓並保持 30s,然後撤壓。

 测试图表

如果在達到規定的壓力前發生 50mV 壓降,說明此電池未達到強制內短路測試的安全標准;如果當壓力達到 400N 800N 而爲發生電壓降,說明此電池可極大程度的避免因外部顆粒原因造成內短路現象。而一套高精度的強制內短路測試系統,需要一台高精度、高采樣率載荷施加系統,此系統需同時監測和記錄锂電池微量的電壓變化和溫度變化,並可以靈活的設定試驗條件以滿足更爲嚴苛的測試和研發需求。

 测试图表2

2強制內短路測試系統

在載荷量的施加與記錄方面,LD系列測試系統可實現 0.5%讀數級的載荷精度,並以 1000Hz 的采樣率記錄載荷的變化。此系統采用 32 A/D 转换,具有极高的力值分辨率。 在达到载荷精度和分辨率的同时,其电压和温度记录也可高达 250Hz,是目前業內同類測試

中精度最高,采樣率最高的測試系統。

此系統配有防爆高低溫環境箱,即可滿足標准強制內短路測試的溫度要求,可以變換溫度模擬不同溫度下的電池的力學性能研究。溫箱本身達到防爆級,即使在電池發生劇烈燃燒、爆炸等情況下依然可以保障試驗人員與系統的安全性,並帶有主動排風系統,可將測試中電池的煙氣排出,有效的保障實驗室環境。

 

3锂電池的力學測試

在滿足強制內短路測試要求的同時,LD測試系統還可以兼顧各種高精度的電池力學強度測試,如锂電池三點彎曲強度,抗壓強度,锂電隔膜拉伸強度、延伸率測量,锂電隔膜穿刺強度,鋁塑膜的拉伸和穿刺性能等。

 锂離子電池強制內短路測試解決方案

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