Pourquoi les batteries doivent-elles obligatoirement être soumises à des essais de court-circuit interne ?
Cet article explique les différents types de piles au lithium. court-circuit interneIls se distinguent des courts-circuits externes de la batterie, expliquent pourquoi il est obligatoire de tester les courts-circuits internes de la batterie et expliquent comment détecter les courts-circuits internes de la batterie.
Table des matières
4 types de réponses aux courts-circuits internes
Court-circuit interne. Le sujet peut sembler un peu spécialisé et compliqué, mais en réalité, il se divise en quatre types de réactions principales et simples. Nous allons les étudier un par un.
Court-circuit interne entre les feuilles de cuivre et d'aluminium
Tout d'abord, examinons un court-circuit entre une feuille de cuivre et une feuille d'aluminium. Dans ce cas, les électrons circulent de la feuille de cuivre à la feuille d'aluminium. feuille de cuivre pour batterie à la feuille d'aluminium car l'aluminium a une meilleure conductivité que le cuivre.
Ce type de court-circuit peut entraîner une baisse des performances de la batterie, voire des problèmes de sécurité. Pour éviter que cela ne se produise, les fabricants de batteries utilisent des matériaux isolants spéciaux au niveau des connexions de la batterie afin de minimiser cette possibilité.
Court-circuit interne entre la cathode et l'anode
Ensuite, il y a un court-circuit interne entre la cathode et l'anode. Dans ce cas, les électrons circulent directement d'un bout à l'autre de la batterie, ce qui provoque une augmentation rapide du courant. Ce court-circuit peut également provoquer sécurité des batteries li ion C'est pourquoi les fabricants de batteries utilisent également des dispositifs de protection spéciaux à l'intérieur de la batterie pour éviter que cela ne se produise.
Court-circuit interne entre la cathode et la feuille d'aluminium
Le troisième cas est un court-circuit interne entre la cathode et la feuille d'aluminium. Dans ce cas, les électrons circulent de la cathode vers la feuille d'aluminium. Ce court-circuit peut réduire les performances de la batterie car le flux d'électrons affecte l'efficacité de la charge et de la décharge de la batterie.
Pour éviter cela, les fabricants de batteries utilisent des matériaux de protection spéciaux au niveau de l'anode afin de minimiser le flux d'électrons.
Court-circuit interne entre l'anode et la feuille de cuivre
Le dernier type est un court-circuit interne entre la cathode et la feuille de cuivre, dans lequel les électrons circulent de la cathode à la feuille de cuivre. Ce type de court-circuit peut également entraîner une diminution des performances de la batterie, mais pour une raison différente de celle d'un court-circuit entre l'anode et la feuille d'aluminium.
Cela est dû au fait qu'une réaction chimique se produit à la cathode plutôt qu'un flux d'électrons. Pour éviter cela, les fabricants de batteries utilisent des matériaux de protection spéciaux à la cathode et optimisent la conception de la batterie pour réduire la probabilité d'une réaction chimique.
Quelle est la différence entre un court-circuit interne et un court-circuit externe ?
Le court-circuit de la batterie est une défaillance plus courante de la batterie. Il existe un court-circuit externe et un court-circuit interne. Il existe une certaine différence entre les deux :
Le court-circuit interne est un contact direct entre la cathode et l'anode d'une batterie au lithium. Bien entendu, le degré de contact est différent, et la réaction qui s'ensuit est également très variable.
Les principaux facteurs à l'origine des courts-circuits internes des batteries au lithium sont les suivants : poussière conductrice à la surface du séparateur, mauvais alignement de la cathode et de l'anode, bavures sur la pièce polaire, distribution inégale de l'électrolyte et autres facteurs liés au processus, impuretés métalliques dans le matériau ;
Charge à basse température, charge à courant élevé, dégradation trop rapide des performances de l'anode entraînant une précipitation de lithium à la surface de l'anode, des vibrations ou des collisions, etc.
Si le court-circuit interne est un défaut dans le processus de fabrication, ce court-circuit interne se produit lentement et prend des jours, voire des mois, pour se transformer en un court-circuit interne spontané.
Les mécanismes impliqués dans le long processus de gestation sont assez complexes, très longs, et il est impossible de savoir quand l'emballement thermique se produira. Toutefois, cet emballement est relativement bénin, il génère très peu de chaleur et ne déclenche pas immédiatement un emballement thermique (Thermal Runaway Temperature TR).
Les courts-circuits internes dus à des abus mécaniques et thermiques déclenchent directement un TR, avec une libération brutale d'énergie qui varie en fonction du degré de rupture du séparateur et du temps écoulé entre le court-circuit interne et le TR.
Le court-circuit externe peut provenir d'une déformation causée par une collision automobile, d'une immersion dans l'eau, d'une contamination du conducteur ou d'un choc électrique pendant l'entretien. Le lien important entre le court-circuit externe et l'emballement thermique d'une batterie au lithium est la température élevée.
Lorsque la chaleur générée par le court-circuit externe ne peut pas être correctement dissipée, la température de la batterie au lithium augmente, et une température élevée déclenche un emballement thermique. Par conséquent, la coupure du courant de court-circuit ou la dissipation de l'excès de chaleur sont des moyens d'empêcher le court-circuit externe de causer d'autres dommages.
Dans le fonctionnement réel du véhicule, la probabilité d'un court-circuit externe est très faible, car l'ensemble du système du véhicule est équipé de fusibles et d'un système de gestion de la batterie au lithium (BMS), la batterie au lithium peut résister à un impact de courant élevé de courte durée.
Dans les cas extrêmes, le point de court-circuit traverse le fusible de l'ensemble du véhicule et, en même temps, le BMS tombe en panne. Un court-circuit externe plus long conduit généralement à la combustion du point faible de la connexion dans le circuit, et rarement à l'emballement thermique de la batterie au lithium.
Lorsqu'un court-circuit se produit dans une batterie, celle-ci continue à subir une exothermie et la température est suffisamment élevée pour faire fondre le métal général, ce qui peut provoquer un incendie ou même une explosion, constituant ainsi une menace sérieuse pour la sécurité des biens et des personnes. Par conséquent, de plus en plus d'hommes d'affaires accordent une plus grande attention à la sécurité des piles et de leurs produits afin d'éviter les blessures corporelles et la perte de réputation de la marque causées par les accidents liés à la sécurité des piles.
Les essais et l'inspection des produits constituent donc un bon moyen de prévention. Il faut continuer à améliorer les normes d'essai des équipements et la demande afin de maximiser la sécurité de la qualité des produits et d'éviter l'apparition d'accidents.
Pourquoi les tests de court-circuit interne sont-ils obligatoires ?
Un moyen important de mesurer la sécurité inhérente du noyau électrique est de le soumettre à un test de court-circuit interne, afin de déterminer s'il prend feu ou explose, ainsi que la chute de pression et l'augmentation de la température du noyau électrique. Avec le lancement de la fabrication à grande échelle des batteries d'énergie, la question de la sécurité est devenue une épée de Damoclès pour l'industrie et doit être résolue de toute urgence.
La sécurité des batteries peut généralement être classée selon les trois niveaux suivants : la sécurité inhérente à la cellule, la sécurité des différents niveaux de protection et la sécurité (relativement) acceptable des réglementations/normes. À l'heure actuelle, la sécurité inhérente à la cellule reste la priorité en matière de sécurité des batteries.
Un moyen important de mesurer la sécurité inhérente d'une cellule est de forcer son court-circuit interne, en testant les risques d'incendie ou d'explosion ainsi que la chute de tension et l'élévation de température de la cellule.
L'importance des tests obligatoires de court-circuit interne
De nombreux facteurs peuvent être à l'origine d'un court-circuit interne d'un élément de batterie, notamment les caractéristiques, le développement et la conception du séparateur, production de batteries processus, emballage et transport, assemblage et application, utilisation, entretien et réutilisation, etc. Tous ces scénarios peuvent provoquer un court-circuit interne indirect ou direct de la cellule de la batterie.
L'essai obligatoire de court-circuit interne de l'élément de batterie consiste à vérifier si l'élément de batterie présente un court-circuit interne et s'il s'enflamme ou explose en cas de court-circuit interne en simulant une situation extrême, afin d'identifier les caractéristiques de sécurité intrinsèques de l'élément de batterie ainsi que les caractéristiques de sécurité du système de batterie.
Application du test de court-circuit interne forcé
La plupart des normes relatives aux batteries réglementent le test obligatoire de court-circuit interne pour les éléments de batterie, et de nombreuses marques de batteries et d'applications de batteries ont adopté ce programme de test en tant que spécification d'entreprise.
L'essai obligatoire de court-circuit interne pour les éléments de batterie est largement utilisé dans l'évaluation de la qualité de l'eau. matériaux pour batteriesL'objectif est d'améliorer la qualité des produits, le développement, la conception, le processus de fabrication et même la conformité des modules et des systèmes de batteries.
Normes pour les essais obligatoires de court-circuit interne
IEC 62133-2:2017/AMD1:2021 (batteries portables) Appendice 9 (édition 1) (piles portables) JIS C 62133-2:2020 (piles portables) IEC 62660-3:2016 (Batteries de puissance) IEC 62619:2017 (Batteries industrielles de stockage d'énergie)
Méthodes pour forcer l'essai de court-circuit interne sur un élément de batterie
Prétraitement des éléments de la batterie
Les éléments de la batterie doivent être chargés à 20 °C ± 5 °C selon les recommandations du fabricant, puis déchargés à 0,2 It A jusqu'à la tension de coupure de décharge définie par le fabricant ;
Les batteries sont laissées pendant 1 à 4 heures aux températures de charge inférieure et supérieure définies par le fabricant ;
Charger la cellule de la batterie au maximum courant de charge et la limite supérieure de la tension de charge jusqu'à ce que le courant soit réduit à 0,05 It A.
Démontage des éléments de la batterie
Le démontage de la cellule est une étape critique dans le test obligatoire de court-circuit interne de la cellule, mais il est aussi extrêmement difficile et controversé.
Extrusion de noyaux
Une fois que la température de surface du noyau s'est stabilisée à moins de 2 degrés de la température limite supérieure et inférieure de chargement, il est prêt à être pressé ;
La presse est pressée sur le noyau à une vitesse de 0,1 mm/s, tandis que la tension du noyau est contrôlée à une vitesse de plus de 100 fois par seconde ;
Lorsqu'une chute de tension causée par un court-circuit interne est détectée, l'extrusion doit être arrêtée immédiatement et la pression doit être relâchée après avoir maintenu l'outil de pressage dans cette position pendant 30 secondes. Si la chute de tension par rapport à la tension initiale dépasse 50 mV, il est établi qu'un court-circuit interne s'est produit. Avant que la chute de tension n'atteigne 50 mV, si la pression atteint 800 N (pour les cellules cylindriques) ou 400 N (pour les cellules carrées), il convient d'arrêter immédiatement l'écrasement.
Détermination de la conformité : Pas d'incendie pendant les essais (les entreprises peuvent avoir des critères d'acceptation plus stricts).
Chanceux
Bonjour, je m'appelle Lucky, je suis diplômé d'une université réputée en Chine, je me consacre maintenant principalement à la rédaction d'articles sur les batteries de moto au lithium et la station d'échange de batteries, je m'engage à offrir des services et des solutions sur la station d'échange de batteries pour diverses industries.
Pourquoi les batteries doivent-elles obligatoirement être soumises à des essais de court-circuit interne ?
4 types de réponses aux courts-circuits internes
Court-circuit interne. Le sujet peut sembler un peu spécialisé et compliqué, mais en réalité, il se divise en quatre types de réactions principales et simples. Nous allons les étudier un par un.
Tout d'abord, examinons un court-circuit entre une feuille de cuivre et une feuille d'aluminium. Dans ce cas, les électrons circulent de la feuille de cuivre à la feuille d'aluminium. feuille de cuivre pour batterie à la feuille d'aluminium car l'aluminium a une meilleure conductivité que le cuivre.
Ce type de court-circuit peut entraîner une baisse des performances de la batterie, voire des problèmes de sécurité. Pour éviter que cela ne se produise, les fabricants de batteries utilisent des matériaux isolants spéciaux au niveau des connexions de la batterie afin de minimiser cette possibilité.
Ensuite, il y a un court-circuit interne entre la cathode et l'anode. Dans ce cas, les électrons circulent directement d'un bout à l'autre de la batterie, ce qui provoque une augmentation rapide du courant. Ce court-circuit peut également provoquer sécurité des batteries li ion C'est pourquoi les fabricants de batteries utilisent également des dispositifs de protection spéciaux à l'intérieur de la batterie pour éviter que cela ne se produise.
Le troisième cas est un court-circuit interne entre la cathode et la feuille d'aluminium. Dans ce cas, les électrons circulent de la cathode vers la feuille d'aluminium. Ce court-circuit peut réduire les performances de la batterie car le flux d'électrons affecte l'efficacité de la charge et de la décharge de la batterie.
Pour éviter cela, les fabricants de batteries utilisent des matériaux de protection spéciaux au niveau de l'anode afin de minimiser le flux d'électrons.
Le dernier type est un court-circuit interne entre la cathode et la feuille de cuivre, dans lequel les électrons circulent de la cathode à la feuille de cuivre. Ce type de court-circuit peut également entraîner une diminution des performances de la batterie, mais pour une raison différente de celle d'un court-circuit entre l'anode et la feuille d'aluminium.
Cela est dû au fait qu'une réaction chimique se produit à la cathode plutôt qu'un flux d'électrons. Pour éviter cela, les fabricants de batteries utilisent des matériaux de protection spéciaux à la cathode et optimisent la conception de la batterie pour réduire la probabilité d'une réaction chimique.
Quelle est la différence entre un court-circuit interne et un court-circuit externe ?
Le court-circuit de la batterie est une défaillance plus courante de la batterie. Il existe un court-circuit externe et un court-circuit interne. Il existe une certaine différence entre les deux :
Le court-circuit interne est un contact direct entre la cathode et l'anode d'une batterie au lithium. Bien entendu, le degré de contact est différent, et la réaction qui s'ensuit est également très variable.
Les principaux facteurs à l'origine des courts-circuits internes des batteries au lithium sont les suivants : poussière conductrice à la surface du séparateur, mauvais alignement de la cathode et de l'anode, bavures sur la pièce polaire, distribution inégale de l'électrolyte et autres facteurs liés au processus, impuretés métalliques dans le matériau ;
Charge à basse température, charge à courant élevé, dégradation trop rapide des performances de l'anode entraînant une précipitation de lithium à la surface de l'anode, des vibrations ou des collisions, etc.
Si le court-circuit interne est un défaut dans le processus de fabrication, ce court-circuit interne se produit lentement et prend des jours, voire des mois, pour se transformer en un court-circuit interne spontané.
Les mécanismes impliqués dans le long processus de gestation sont assez complexes, très longs, et il est impossible de savoir quand l'emballement thermique se produira. Toutefois, cet emballement est relativement bénin, il génère très peu de chaleur et ne déclenche pas immédiatement un emballement thermique (Thermal Runaway Temperature TR).
Les courts-circuits internes dus à des abus mécaniques et thermiques déclenchent directement un TR, avec une libération brutale d'énergie qui varie en fonction du degré de rupture du séparateur et du temps écoulé entre le court-circuit interne et le TR.
Le court-circuit externe peut provenir d'une déformation causée par une collision automobile, d'une immersion dans l'eau, d'une contamination du conducteur ou d'un choc électrique pendant l'entretien. Le lien important entre le court-circuit externe et l'emballement thermique d'une batterie au lithium est la température élevée.
Lorsque la chaleur générée par le court-circuit externe ne peut pas être correctement dissipée, la température de la batterie au lithium augmente, et une température élevée déclenche un emballement thermique. Par conséquent, la coupure du courant de court-circuit ou la dissipation de l'excès de chaleur sont des moyens d'empêcher le court-circuit externe de causer d'autres dommages.
Dans le fonctionnement réel du véhicule, la probabilité d'un court-circuit externe est très faible, car l'ensemble du système du véhicule est équipé de fusibles et d'un système de gestion de la batterie au lithium (BMS), la batterie au lithium peut résister à un impact de courant élevé de courte durée.
Dans les cas extrêmes, le point de court-circuit traverse le fusible de l'ensemble du véhicule et, en même temps, le BMS tombe en panne. Un court-circuit externe plus long conduit généralement à la combustion du point faible de la connexion dans le circuit, et rarement à l'emballement thermique de la batterie au lithium.
Lorsqu'un court-circuit se produit dans une batterie, celle-ci continue à subir une exothermie et la température est suffisamment élevée pour faire fondre le métal général, ce qui peut provoquer un incendie ou même une explosion, constituant ainsi une menace sérieuse pour la sécurité des biens et des personnes. Par conséquent, de plus en plus d'hommes d'affaires accordent une plus grande attention à la sécurité des piles et de leurs produits afin d'éviter les blessures corporelles et la perte de réputation de la marque causées par les accidents liés à la sécurité des piles.
Les essais et l'inspection des produits constituent donc un bon moyen de prévention. Il faut continuer à améliorer les normes d'essai des équipements et la demande afin de maximiser la sécurité de la qualité des produits et d'éviter l'apparition d'accidents.
Pourquoi les tests de court-circuit interne sont-ils obligatoires ?
Un moyen important de mesurer la sécurité inhérente du noyau électrique est de le soumettre à un test de court-circuit interne, afin de déterminer s'il prend feu ou explose, ainsi que la chute de pression et l'augmentation de la température du noyau électrique. Avec le lancement de la fabrication à grande échelle des batteries d'énergie, la question de la sécurité est devenue une épée de Damoclès pour l'industrie et doit être résolue de toute urgence.
La sécurité des batteries peut généralement être classée selon les trois niveaux suivants : la sécurité inhérente à la cellule, la sécurité des différents niveaux de protection et la sécurité (relativement) acceptable des réglementations/normes. À l'heure actuelle, la sécurité inhérente à la cellule reste la priorité en matière de sécurité des batteries.
Un moyen important de mesurer la sécurité inhérente d'une cellule est de forcer son court-circuit interne, en testant les risques d'incendie ou d'explosion ainsi que la chute de tension et l'élévation de température de la cellule.
L'importance des tests obligatoires de court-circuit interne
De nombreux facteurs peuvent être à l'origine d'un court-circuit interne d'un élément de batterie, notamment les caractéristiques, le développement et la conception du séparateur, production de batteries processus, emballage et transport, assemblage et application, utilisation, entretien et réutilisation, etc. Tous ces scénarios peuvent provoquer un court-circuit interne indirect ou direct de la cellule de la batterie.
L'essai obligatoire de court-circuit interne de l'élément de batterie consiste à vérifier si l'élément de batterie présente un court-circuit interne et s'il s'enflamme ou explose en cas de court-circuit interne en simulant une situation extrême, afin d'identifier les caractéristiques de sécurité intrinsèques de l'élément de batterie ainsi que les caractéristiques de sécurité du système de batterie.
Application du test de court-circuit interne forcé
La plupart des normes relatives aux batteries réglementent le test obligatoire de court-circuit interne pour les éléments de batterie, et de nombreuses marques de batteries et d'applications de batteries ont adopté ce programme de test en tant que spécification d'entreprise.
L'essai obligatoire de court-circuit interne pour les éléments de batterie est largement utilisé dans l'évaluation de la qualité de l'eau. matériaux pour batteriesL'objectif est d'améliorer la qualité des produits, le développement, la conception, le processus de fabrication et même la conformité des modules et des systèmes de batteries.
Normes pour les essais obligatoires de court-circuit interne
IEC 62133-2:2017/AMD1:2021 (batteries portables)
Appendice 9 (édition 1) (piles portables)
JIS C 62133-2:2020 (piles portables)
IEC 62660-3:2016 (Batteries de puissance)
IEC 62619:2017 (Batteries industrielles de stockage d'énergie)
Méthodes pour forcer l'essai de court-circuit interne sur un élément de batterie
Le démontage de la cellule est une étape critique dans le test obligatoire de court-circuit interne de la cellule, mais il est aussi extrêmement difficile et controversé.