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鋰離子電池的強制內短路測試

來源:北京創恒科捷科技有限公司   2021年09月21日 18:18  

 鋰離子電池的強制內短路測試 

   

  近年來,隨著鋰離子電池產品的大量應用,鋰電已日益成為我們日常最為便捷的動力來源,隨之而來的鋰電池安全問題也越來越受到大家的關注。鋰電池的整體安全性由多種復雜的因素構成,而其中由于短路原因引起的熱失控問題占到了相當的比例。鋰電池的短路除了常見的外部短路外,其內部隔膜的破損也是導致其內部發生短路的重要原因之一。
 
  在隔膜破損的種種誘因中,鋰枝晶是眾多分析和研究的眾矢之的。鋰電池在重復的充放電過程中,由于工藝、材料、過充、大電流充電、低溫下充電等原因,金屬鋰會不可避免的析出,這些析出的鋰會逐漸沉積形成鋰枝晶,從而成為鋰電池潛在的風險。鋰枝晶有多種形態,其中樹枝狀的金屬鋰在生長、沉積的過程中,達到一定程度時會穿透隔膜,從而導致電池內部發生短路,這種短路往往會造成災難性的后果。
 

 LLOYD材料力學試驗機(LLOYD材料試驗機)提供完整的鋰電池隔膜力學性能測試,主要包括隔膜拉伸強度、延伸率、穿刺強度,剝離強度(涂層復合膜)等。同時LLOYD材料力學測試系統(LLOYD材料試驗機)可以完成高精度的鋰電池強制內短路測試,確保鋰電池更加安全。
 

鋰離子電池的強制內短路測試:

  強制內短路測試既可以應用在18650,21700等圓柱形電池,也可以應用于方形軟包電池。測試前,需要在規定環境的手套箱中對電池進行拆解,在混入模擬微小金屬顆粒的標準金屬鎳片后對電池進行封裝。在達到規定的溫度和時間條件后,放置于強制內短路測試系統中以0.1mm/s的速度對電池放置鎳片的位置進行施壓,在勻速達到規定的壓力同時,實時監測鋰電池壓力的變化和表面溫度的變化。當觀測到電壓發生50mV壓降或者當施壓載荷達到400N(方形電池)或800N(圓柱形電池)時,停止加壓并保持30s,然后撤壓。

  如果在達到規定的壓力前發生50mV壓降,說明此電池未達到強制內短路測試的安全標準;如果當壓力達到400N或800N而為發生電壓降,說明此電池可極大程度的避免因外部顆粒原因造成內短路現象。

  而一套高精度的強制內短路測試系統,需要一臺高精度、高采樣率載荷施加系統,此系統需同時監測和記錄鋰電池微量的電壓變化和溫度變化,并可以靈活的設定試驗條件以滿足更為嚴苛的測試和研發需求。

強制內短路測試系統:


  在載荷量的施加與記錄方面,LLOYD LD系列測試系統可實現0.5%讀數級的載荷精度,并以1000Hz的采樣率記錄載荷的變化。此系統采用32位A/D轉換,具有*的力值分辨率。在達到載荷精度和分辨率的同時,其電壓和溫度記錄也可高達250Hz,是目前業內同類測試中精度,采樣率的測試系統。

  此系統配有防爆高低溫環境箱,即可滿足標準強制內短路測試的溫度要求,可以變換溫度模擬不同溫度下的電池的力學性能研究。溫箱本身達到防爆級,即使在電池發生劇烈燃燒、爆炸等情況下依然可以保障試驗人員與系統的安全性,并帶有主動排風系統,可將測試中電池的煙氣排出,有效的保障實驗室環境。

鋰電池的力學測試:
  在滿足強制內短路測試要求的同時,LLOYD LD測試系統還可以兼顧各種高精度的電池力學強度測試,如鋰電池三點彎曲強度,抗壓強度,鋰電隔膜拉伸強度、延伸率測量,鋰電隔膜穿刺強度,鋁塑膜的拉伸和穿刺性能等。


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