در مقایسه با سایر باتری های استوانه ای و مربعی، بسته بندی انعطاف پذیرباتری های لیتیومیبه دلیل مزایای طراحی اندازه انعطاف پذیر و چگالی انرژی بالا، استفاده از آنها روز به روز محبوب تر می شود. تست اتصال کوتاه یک روش موثر برای ارزیابی باتری های لیتیومی بسته بندی انعطاف پذیر است. این مقاله مدل خرابی تست اتصال کوتاه باتری را برای یافتن عوامل اصلی موثر بر خرابی اتصال کوتاه تجزیه و تحلیل می‌کند. مدل خرابی را با انجام تأیید صحت نمونه در شرایط مختلف تجزیه و تحلیل می کند و پیشنهاداتی را برای بهبود ایمنی باتری های لیتیومی بسته بندی انعطاف پذیر ارائه می دهد.
خرابی اتصال کوتاه انعطاف پذیربسته بندی باتری های لیتیومیمعمولاً شامل نشت مایع، ترک خوردگی خشک، آتش سوزی و انفجار است. نشتی و ترک خوردگی خشک معمولاً در ناحیه ضعیف بسته بندی رخ می دهد، جایی که ترک خوردگی خشک بسته آلومینیومی پس از آزمایش به وضوح قابل مشاهده است. آتش سوزی و انفجار از حوادث تولید ایمنی خطرناک تر هستند و علت آن معمولاً واکنش خشونت آمیز الکترولیت در شرایط خاص پس از ترک خوردگی خشک پلاستیک آلومینیوم است. بنابراین، در مقایسه با آزمایش اتصال کوتاه باتری لیتیومی بسته بندی انعطاف پذیر، وضعیت بسته بندی آلومینیومی-پلاستیکی عامل کلیدی منجر به خرابی است.
در آزمایش اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز ازباتریفوراً به صفر می رسد، در حالی که جریان زیادی از مدار عبور می کند و گرمای ژول تولید می شود. مقدار گرمای ژول به سه عامل جریان، مقاومت و زمان بستگی دارد. اگرچه جریان اتصال کوتاه برای مدت زمان کوتاهی وجود دارد، اما به دلیل جریان زیاد همچنان می‌توان مقدار زیادی گرما ایجاد کرد. این گرما در مدت زمان کوتاهی (معمولاً چند دقیقه) پس از اتصال کوتاه به آرامی آزاد می شود و در نتیجه دمای باتری افزایش می یابد. با افزایش زمان، گرمای ژول عمدتاً در محیط پخش می شود و دمای باتری شروع به کاهش می کند. بنابراین، فرض بر این است که خرابی اتصال کوتاه باتری به طور کلی در لحظه اتصال کوتاه و در یک دوره زمانی نسبتاً کوتاه پس از آن رخ می دهد.
پدیده برآمدگی گاز اغلب در تست اتصال کوتاه باتری لیتیومی بسته بندی انعطاف پذیر رخ می دهد که باید به دلایل زیر ایجاد شود. اولین مورد ناپایداری سیستم الکتروشیمیایی است، یعنی تجزیه اکسیداتیو یا کاهشی الکترولیت ناشی از عبور جریان زیاد از سطح مشترک بین الکترود و الکترولیت، و محصولات گازی در بسته بندی آلومینیومی پلاستیکی پر می شود. برآمدگی تولید گاز ناشی از این دلیل در شرایط دمای بالا آشکارتر است، زیرا واکنش های جانبی تجزیه الکترولیت در دماهای بالا بیشتر رخ می دهد. علاوه بر این، حتی اگر الکترولیت تحت واکنش های جانبی تجزیه قرار نگیرد، ممکن است تا حدی توسط گرمای ژول تبخیر شود، به ویژه برای اجزای الکترولیت با فشار بخار کم. برآمدگی تولید گاز ناشی از این علت به دما حساس تر است، یعنی برآمدگی اساساً با کاهش دمای سلول به دمای اتاق از بین می رود. با این حال، صرف نظر از علت تولید گاز، افزایش فشار هوای داخل باتری در هنگام اتصال کوتاه، ترک خوردگی بسته آلومینیوم پلاستیکی را تشدید کرده و احتمال خرابی را افزایش می‌دهد.
بر اساس تجزیه و تحلیل فرآیند و مکانیسم شکست اتصال کوتاه، ایمنی لیتیوم بسته بندی انعطاف پذیرباتری هااز جنبه های زیر قابل بهبود است: بهینه سازی سیستم الکتروشیمیایی، کاهش مقاومت مثبت و منفی گوش، و بهبود استحکام بسته بندی آلومینیوم پلاستیک. بهینه سازی سیستم الکتروشیمیایی را می توان از زوایای مختلفی مانند مواد فعال مثبت و منفی، نسبت الکترود و الکترولیت انجام داد تا توانایی باتری در مقاومت در برابر جریان بالا گذرا و گرمای زیاد کوتاه مدت را بهبود بخشد. کاهش مقاومت لگ می تواند تولید گرمای ژول و تجمع آن در این ناحیه را کاهش دهد و تاثیر گرما را در ناحیه ضعیف پکیج به میزان قابل توجهی کاهش دهد. بهبود استحکام بسته آلومینیومی پلاستیکی را می توان با بهینه سازی پارامترها در فرآیند تولید باتری، کاهش قابل توجهی از وقوع ترک خوردگی خشک، آتش سوزی و انفجار حاصل کرد.
زمان ارسال: آوریل-13-2023