Sammenlignet med andre cylindriske og firkantede batterier, fleksibel emballagelithium batterierbliver mere og mere populære i brug på grund af fordelene ved fleksibel størrelse design og høj energitæthed. Kortslutningstest er en effektiv måde at evaluere fleksible lithium-batterier. Dette papir analyserer fejlmodellen for batterikortslutningstest for at finde ud af de vigtigste faktorer, der påvirker kortslutningsfejl; analyserer fejlmodellen ved at udføre eksempelverifikation under forskellige forhold og giver forslag til forbedring af sikkerheden ved fleksible lithium-batterier.
Kortslutningsfejl af fleksibelindpakning af lithium-batterieromfatter normalt væskelækage, tør revner, brand og eksplosion. Lækage og tørrevnedannelse forekommer sædvanligvis i det svage område af lugpakken, hvor aluminiumpakkens tørrevnedannelse tydeligt kan ses efter testen; brand og eksplosion er mere farlige sikkerhedsproduktionsulykker, og årsagen er normalt en voldsom reaktion af elektrolytten under visse forhold, efter at aluminiumsplastikken tør revner. Sammenlignet med kortslutningstesten af fleksible emballagelithiumbatterier er tilstanden af aluminium-plastikpakken den nøglefaktor, der fører til fejl.
I en kortslutningstest er tomgangsspændingen afbatterifalder øjeblikkeligt til nul, mens en stor strøm passerer gennem kredsløbet, og der genereres Joule-varme. Joule-varmens størrelse afhænger af tre faktorer: strøm, modstand og tid. Selvom kortslutningsstrømmen eksisterer i en kort periode, kan der stadig genereres en stor mængde varme på grund af den høje strøm. Denne varme frigives langsomt i løbet af kort tid (normalt et par minutter) efter kortslutningen, hvilket resulterer i en stigning i batteritemperaturen. Efterhånden som tiden stiger, spredes Joule-varmen hovedsageligt ud i miljøet, og batteritemperaturen begynder at falde. Det formodes således, at kortslutningssvigtet i batteriet generelt opstår i kortslutningsøjeblikket og i et relativt kort tidsrum derefter.
Fænomenet gasudbulning forekommer ofte i kortslutningstesten af fleksible lithiumbatterier, hvilket burde være forårsaget af følgende årsager. Den første er ustabiliteten af det elektrokemiske system, dvs. den oxidative eller reduktive nedbrydning af elektrolytten forårsaget af den høje strøm, der passerer gennem grænsefladen mellem elektroden og elektrolytten, og gasprodukterne fyldes i aluminium-plastikemballagen. Gasproduktionsbulen forårsaget af denne grund er mere tydelig under høje temperaturforhold, fordi elektrolytnedbrydningssidereaktioner er mere tilbøjelige til at forekomme ved høje temperaturer. Derudover, selvom elektrolytten ikke gennemgår nedbrydningssidereaktioner, kan den blive delvist fordampet af Joule-varme, især for elektrolytkomponenter med lavt damptryk. Gasproduktionsbulen forårsaget af denne årsag er mere følsom over for temperatur, dvs. bulen forsvinder stort set, når celletemperaturen falder til stuetemperatur. Men uanset årsagen til gasproduktionen, vil det forhøjede lufttryk inde i batteriet under kortslutning forværre den tørre revnedannelse af aluminium-plastikpakken og øge sandsynligheden for fejl.
Baseret på analysen af processen og mekanismen for kortslutningsfejl, sikkerheden ved fleksibel emballage lithiumbatterierkan forbedres ud fra følgende aspekter: optimering af det elektrokemiske system, reduktion af den positive og negative øremodstand og forbedring af styrken af aluminium-plastikpakken. Optimering af det elektrokemiske system kan udføres fra forskellige vinkler, såsom positive og negative aktive materialer, elektrodeforhold og elektrolyt, for at forbedre batteriets evne til at modstå forbigående høj strøm og kortvarig høj varme. Sænkning af lugemodstanden kan reducere Joule-varmeudviklingen og akkumuleringen i dette område og reducere varmepåvirkningen på det svage område af pakken betydeligt. Forbedring af styrken af aluminium-plastikpakken kan opnås ved at optimere parametrene i batterifremstillingsprocessen, hvilket væsentligt reducerer forekomsten af tør revner, brand og eksplosion.
Indlægstid: 13-apr-2023