В сравнение с други цилиндрични и квадратни батерии, гъвкава опаковкалитиеви батериистават все по-популярни в употреба поради предимствата на дизайна с гъвкав размер и висока енергийна плътност. Тестването на късо съединение е ефективен начин за оценка на литиевите батерии с гъвкава опаковка. Този документ анализира модела на повреда на теста за късо съединение на батерията, за да открие основните фактори, влияещи върху повредата на късо съединение; анализира модела на отказ чрез извършване на примерна проверка при различни условия и дава предложения за подобряване на безопасността на литиеви батерии с гъвкаво опаковане.
Повреда на късо съединение на гъвкавопаковане на литиеви батерииобикновено включва изтичане на течност, сух крекинг, пожар и експлозия. Изтичането и сухото напукване обикновено се появяват в слабата зона на пакета с уши, където сухото напукване на алуминиевия пакет може ясно да се види след теста; Пожарът и експлозията са по-опасни производствени аварии за безопасност и причината обикновено е бурна реакция на електролита при определени условия след сухо напукване на алуминиевата пластмаса. По този начин, в сравнение с теста за късо съединение на литиева батерия с гъвкава опаковка, състоянието на алуминиево-пластмасовата опаковка е ключовият фактор, водещ до повреда.
При тест за късо съединение, напрежението на отворена верига набатериямигновено пада до нула, докато през веригата преминава голям ток и се генерира джаулова топлина. Големината на Джаулова топлина зависи от три фактора: ток, съпротивление и време. Въпреки че токът на късо съединение съществува за кратък период от време, все още може да се генерира голямо количество топлина поради високия ток. Тази топлина бавно се освобождава за кратък период от време (обикновено няколко минути) след късото съединение, което води до повишаване на температурата на батерията. С увеличаването на времето джауловата топлина се разсейва главно в околната среда и температурата на батерията започва да пада. По този начин се предполага, че отказът от късо съединение на батерията обикновено възниква в момента на късо съединение и в относително кратък период от време след това.
Феноменът на издуване на газ често се появява при теста за късо съединение на литиева батерия с гъвкава опаковка, което трябва да бъде причинено от следните причини. Първият е нестабилността на електрохимичната система, т.е. окислителното или редуктивно разлагане на електролита, причинено от високия ток, преминаващ през интерфейса между електрода и електролита, и газовите продукти се пълнят в алуминиево-пластмасовата опаковка. Издутината на производството на газ, причинена от тази причина, е по-очевидна при условия на висока температура, тъй като страничните реакции на разлагане на електролита е по-вероятно да се появят при високи температури. В допълнение, дори ако електролитът не претърпи странични реакции на разлагане, той може частично да се изпари от джаулова топлина, особено за електролитни компоненти с ниско налягане на парите. Издутината за производство на газ, причинена от тази причина, е по-чувствителна към температурата, т.е. издутината изчезва основно, когато температурата на клетката спадне до стайна температура. Въпреки това, независимо от причината за образуването на газ, повишеното налягане на въздуха вътре в батерията по време на късо съединение ще влоши сухото напукване на алуминиево-пластмасовия пакет и ще увеличи вероятността от повреда.
Въз основа на анализа на процеса и механизма на повреда на късо съединение, безопасността на гъвкавите литиеви опаковкибатерииможе да се подобри от следните аспекти: оптимизиране на електрохимичната система, намаляване на положителното и отрицателното съпротивление на ушите и подобряване на здравината на алуминиево-пластмасовия пакет. Оптимизирането на електрохимичната система може да се извърши от различни ъгли, като положителни и отрицателни активни материали, съотношение на електродите и електролит, така че да се подобри способността на батерията да издържа на преходен висок ток и краткотрайна висока топлина. Намаляването на съпротивлението на ушите може да намали генерирането и натрупването на джаулова топлина в тази област и значително да намали топлинното въздействие върху слабата зона на опаковката. Подобряването на здравината на алуминиево-пластмасовия пакет може да бъде постигнато чрез оптимизиране на параметрите в процеса на производство на батерията, значително намаляване на появата на сухо напукване, пожар и експлозия.
Време на публикуване: 13 април 2023 г