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应用方案

2021-04-12 16:23:34

锂离子电池作为目前最流行的新能源动力源,已日益与我们的生活紧密连接。无论是智能手机,手表,电动牙刷,还是新能源动力汽车,锂电池都是目前最为经济、可靠的能量源,并经历了长期的市场验证。而随着一例例因电池原因造成的着火、爆炸等事故,锂电池的安全性也越来越受到大家的重视。 从每年在世界各地发生的电池安全事故的失效初步分析来看,大部分是由于电池内部发生短路引起的。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离子电池的强制内短路测试。

 

1锂离子电池的强制内短路测试

强制内短路测试既可以应用在 18650,21700 等圆柱形电池,也可以应用于方形软包电池。测试前,需要在规定环境的手套箱中对电池进行拆解,在混入模拟微小金属颗粒的标准金属镍片后对电池进行封装。在达到规定的温度和时间条件后,放置于强制内短路测试系统中以 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 压降或者当施压载荷达到 400N(方形电池)或 800N(圆柱形电池)时,停止加压并保持 30s,然后撤压。

 测试图表

如果在达到规定的压力前发生 50mV 压降,说明此电池未达到强制内短路测试的安全标准;如果当压力达到 400N 800N 而为发生电压降,说明此电池可极大程度的避免因外部颗粒原因造成内短路现象。而一套高精度的强制内短路测试系统,需要一台高精度、高采样率载荷施加系统,此系统需同时监测和记录锂电池微量的电压变化和温度变化,并可以灵活的设定试验条件以满足更为严苛的测试和研发需求。

 测试图表2

2强制内短路测试系统

在载荷量的施加与记录方面,LD系列测试系统可实现 0.5%读数级的载荷精度,并以 1000Hz 的采样率记录载荷的变化。此系统采用 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,是目前业内同类测试

中精度最高,采样率最高的测试系统。

此系统配有防爆高低温环境箱,即可满足标准强制内短路测试的温度要求,可以变换温度模拟不同温度下的电池的力学性能研究。温箱本身达到防爆级,即使在电池发生剧烈燃烧、爆炸等情况下依然可以保障试验人员与系统的安全性,并带有主动排风系统,可将测试中电池的烟气排出,有效的保障实验室环境。

 

3锂电池的力学测试

在满足强制内短路测试要求的同时,LD测试系统还可以兼顾各种高精度的电池力学强度测试,如锂电池三点弯曲强度,抗压强度,锂电隔膜拉伸强度、延伸率测量,锂电隔膜穿刺强度,铝塑膜的拉伸和穿刺性能等。

 锂离子电池强制内短路测试解决方案

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