Rispetto ad altre batterie cilindriche e quadrate, imballaggio flessibilebatterie al litiostanno diventando sempre più popolari grazie ai vantaggi del design flessibile e dell'elevata densità di energia.Il test di cortocircuito è un modo efficace per valutare le batterie al litio con imballaggio flessibile.Questo articolo analizza il modello di guasto del test di cortocircuito della batteria per scoprire i principali fattori che influenzano il guasto da cortocircuito;analizza il modello di guasto effettuando verifiche esemplificative in diverse condizioni e fornisce proposte per migliorare la sicurezza delle batterie al litio con imballaggio flessibile.
Guasto per cortocircuito del flessibileimballaggio delle batterie al litiosolitamente include perdite di liquidi, fessurazioni a secco, incendi ed esplosioni.Perdite e rotture a secco si verificano solitamente nell'area debole del pacco di alette, dove la rottura a secco del pacco di alluminio può essere chiaramente vista dopo il test;incendi ed esplosioni sono incidenti di produzione più pericolosi per la sicurezza e la causa è solitamente una reazione violenta dell'elettrolito in determinate condizioni dopo la rottura a secco della plastica di alluminio.Pertanto, rispetto al test di cortocircuito della batteria al litio con imballaggio flessibile, le condizioni dell'imballaggio in alluminio-plastica sono il fattore chiave che porta al guasto.
In un test di cortocircuito, la tensione a circuito aperto delbatteriascende istantaneamente a zero, mentre una grande corrente attraversa il circuito e viene generato calore Joule.L'entità del calore Joule dipende da tre fattori: corrente, resistenza e tempo.Sebbene la corrente di cortocircuito esista per un breve periodo di tempo, a causa dell'elevata corrente può comunque essere generata una grande quantità di calore.Questo calore viene rilasciato lentamente in un breve periodo di tempo (solitamente pochi minuti) dopo il cortocircuito, determinando un aumento della temperatura della batteria.Con l'aumentare del tempo, il calore Joule viene principalmente dissipato nell'ambiente e la temperatura della batteria inizia a scendere.Si presuppone quindi che il guasto da cortocircuito della batteria si verifichi generalmente al momento del cortocircuito e successivamente in un periodo di tempo relativamente breve.
Il fenomeno del rigonfiamento del gas si verifica spesso durante il test di cortocircuito della batteria al litio con imballaggio flessibile, e dovrebbe essere causato dai seguenti motivi.Il primo è l'instabilità del sistema elettrochimico, cioè la decomposizione ossidativa o riduttiva dell'elettrolita causata dall'elevata corrente che passa attraverso l'interfaccia tra l'elettrodo e l'elettrolita, e i prodotti gassosi vengono riempiti nell'involucro di alluminio-plastica.Il rigonfiamento della produzione di gas causato da questo motivo è più evidente in condizioni di alta temperatura, poiché è più probabile che si verifichino reazioni collaterali di decomposizione dell'elettrolita ad alte temperature.Inoltre, anche se l'elettrolita non subisce reazioni collaterali di decomposizione, può essere parzialmente vaporizzato dal calore Joule, soprattutto per i componenti dell'elettrolita con bassa pressione di vapore.Il rigonfiamento della produzione di gas causato da questa causa è più sensibile alla temperatura, cioè il rigonfiamento sostanzialmente scompare quando la temperatura della cella scende a temperatura ambiente.Tuttavia, indipendentemente dalla causa della produzione di gas, l'elevata pressione dell'aria all'interno della batteria durante il cortocircuito aggraverà la rottura a secco del pacchetto di alluminio-plastica e aumenterà la probabilità di guasto.
Sulla base dell'analisi del processo e del meccanismo di guasto da cortocircuito, la sicurezza degli imballaggi flessibili al litiobatteriepuò essere migliorato dai seguenti aspetti: ottimizzazione del sistema elettrochimico, riduzione della resistenza dell'orecchio positiva e negativa e miglioramento della resistenza del pacchetto in alluminio-plastica.L'ottimizzazione del sistema elettrochimico può essere effettuata da vari angoli, come materiali attivi positivi e negativi, rapporto tra gli elettrodi e l'elettrolita, in modo da migliorare la capacità della batteria di resistere a correnti elevate transitorie e a calore elevato per breve tempo.Abbassando la resistenza delle alette è possibile ridurre la generazione e l'accumulo di calore Joule in quest'area e ridurre significativamente l'impatto del calore sull'area debole della confezione.È possibile migliorare la resistenza dell'involucro in alluminio-plastica ottimizzando i parametri nel processo di produzione della batteria, riducendo significativamente il verificarsi di fessurazioni a secco, incendi ed esplosioni.
Orario di pubblicazione: 13 aprile 2023