Mengapa baterai memerlukan pengujian korsleting internal wajib?

4 jenis respons dari korsleting internal

Korsleting internal. topik ini mungkin terdengar agak khusus dan rumit, tetapi pada kenyataannya, topik ini dibagi menjadi empat jenis reaksi utama dan sederhana. Selanjutnya, kita akan mempelajarinya satu per satu. 

• Korsleting internal antara tembaga dan aluminium foil

Pertama, mari kita lihat korsleting antara tembaga dan aluminium foil. Dalam hal ini, elektron akan mengalir dari kertas tembaga baterai ke aluminium foil karena aluminium memiliki konduktivitas yang lebih baik daripada tembaga.

Jenis korsleting ini dapat menyebabkan penurunan kinerja baterai dan bahkan dapat menyebabkan masalah keamanan. Untuk mencegah hal ini terjadi, produsen baterai menggunakan bahan isolasi khusus pada sambungan baterai untuk meminimalkan kemungkinan ini.

• Hubungan pendek internal antara katoda dan anoda

Berikutnya adalah korsleting internal antara katoda dan anoda. Dalam kasus ini, elektron akan mengalir langsung dari satu ujung baterai ke ujung lainnya, menyebabkan peningkatan arus yang cepat. Korsleting ini juga dapat menyebabkan keamanan baterai ion li sehingga produsen baterai juga menggunakan desain pelindung khusus di dalam baterai untuk mencegah hal ini terjadi.

• Korsleting internal antara katoda dan aluminium foil

Kasus ketiga adalah korsleting internal antara katoda dan aluminium foil. Dalam kasus ini, elektron mengalir dari katoda ke aluminium foil. Korsleting ini dapat mengakibatkan berkurangnya performa baterai karena aliran elektron mempengaruhi efisiensi pengisian dan pengosongan baterai.

Untuk mencegah hal ini terjadi, produsen baterai menggunakan bahan pelindung khusus pada anoda untuk meminimalkan aliran elektron.

• Korsleting internal antara anoda dan kertas tembaga

Jenis terakhir adalah korsleting internal antara katoda dan kertas tembaga, di mana elektron mengalir dari katoda ke kertas tembaga. Jenis korsleting ini juga dapat menyebabkan penurunan kinerja baterai, tetapi untuk alasan yang berbeda dari korsleting antara anoda dan aluminium foil.

Hal ini karena reaksi kimia terjadi pada katoda daripada aliran elektron. Untuk mencegah hal ini terjadi, produsen baterai menggunakan bahan pelindung khusus pada katoda dan mengoptimalkan desain baterai untuk mengurangi kemungkinan terjadinya reaksi kimia.

Apa perbedaan antara korsleting internal vs korsleting eksternal?

Korsleting baterai adalah kegagalan baterai yang lebih umum terjadi, ada korsleting eksternal dan korsleting internal. Ada perbedaan tertentu di antara keduanya:

Korsleting internal yang kontak langsung katoda dan anoda internal baterai lithium, tentu saja, tingkat kontaknya berbeda, yang dipicu oleh reaksi selanjutnya juga sangat bervariasi.

Faktor utama yang menyebabkan korsleting internal baterai lithium adalah: debu konduktif pada permukaan pemisah, ketidaksejajaran katoda dan anoda, gerinda pada bagian kutub dan distribusi elektrolit yang tidak merata serta faktor proses lainnya; pengotor logam pada material;

Pengisian daya suhu rendah, pengisian daya arus tinggi, degradasi kinerja anoda terlalu cepat yang mengakibatkan pengendapan litium pada permukaan anoda, getaran atau tabrakan, dll.; yang disebabkan oleh penyalahgunaan mekanis dan termal dari korsleting internal berskala besar.

Jika korsleting internal merupakan cacat dalam proses manufaktur, korsleting internal ini terjadi secara perlahan dan membutuhkan waktu berhari-hari atau bahkan berbulan-bulan untuk berkembang menjadi korsleting internal spontan.

Mekanisme yang terlibat dalam proses kehamilan yang panjang cukup rumit, sangat lama, dan tidak ada yang tahu kapan akan mengalami pelarian termal. Namun demikian, hal ini relatif ringan, menghasilkan panas yang sangat sedikit, dan tidak langsung memicu TR (Thermal Runaway Temperature TR).

Hubung singkat internal yang berasal dari penyalahgunaan mekanis dan termal akan memicu TR secara langsung, dengan pelepasan energi yang tajam yang bervariasi sesuai dengan tingkat pecahnya pemisah dan lamanya waktu dari hubung singkat internal ke TR.

Korsleting eksternal dapat berasal dari deformasi yang disebabkan oleh tabrakan mobil, perendaman dalam air, kontaminasi konduktor, atau sengatan listrik selama perawatan. Tautan penting di tengah-tengah dari korsleting eksternal ke pelarian termal baterai daya lithium adalah suhu tinggi.

Ketika panas yang dihasilkan oleh korsleting eksternal tidak dapat dihilangkan dengan baik, suhu baterai lithium akan naik, dan suhu tinggi memicu pelarian termal. Oleh karena itu, memutus arus korsleting atau membuang panas berlebih adalah cara untuk menghambat korsleting eksternal agar tidak menimbulkan kerusakan lebih lanjut.

Dalam operasi kendaraan yang sebenarnya, kemungkinan korsleting eksternal sangat rendah, karena seluruh sistem kendaraan dilengkapi dengan sekering dan sistem manajemen baterai lithium BMS, baterai daya lithium dapat menahan dampak arus tinggi dalam waktu singkat.

Dalam kasus yang ekstrim, titik hubung singkat melintasi sekering seluruh kendaraan, dan pada saat yang sama, BMS gagal, dan hubung singkat eksternal yang lebih lama umumnya menyebabkan pembakaran titik lemah koneksi di sirkuit, dan jarang menyebabkan peristiwa pelarian termal baterai daya lithium.

Ketika korsleting terjadi pada baterai, hal itu akan menyebabkan baterai terus mengalami eksotermik, dan suhunya sangat tinggi sehingga melelehkan logam secara umum, yang dapat menyebabkan kebakaran atau bahkan ledakan, sehingga menimbulkan ancaman serius terhadap keselamatan harta benda dan jiwa. Oleh karena itu, semakin banyak pengusaha yang lebih memperhatikan untuk memastikan keamanan baterai dan produk mereka untuk menghindari cedera pribadi dan hilangnya reputasi merek yang disebabkan oleh kecelakaan keselamatan baterai.

Jadi pengujian dan inspeksi produk adalah sarana pencegahan yang baik, hanya untuk terus meningkatkan, standar pengujian produk peralatan yang baik, dan permintaan, untuk memaksimalkan keamanan kualitas produk, untuk menghindari terjadinya kecelakaan.

Mengapa pengujian hubung singkat internal wajib dilakukan?

Cara penting untuk mengukur keamanan yang melekat pada inti listrik adalah dengan memaksa uji korsleting internal apakah ia terbakar atau meledak serta penurunan tekanan dan kenaikan suhu inti listrik. Baterai daya mulai diproduksi dalam skala besar, masalah keamanan telah menggantung di atas kepala industri pedang Damocles, sangat perlu diselesaikan.

Keamanan baterai secara umum dapat dikategorikan ke dalam tiga tingkat berikut: keamanan yang melekat pada sel, keamanan berbagai tingkat perlindungan, dan keamanan yang (relatif) dapat diterima dari peraturan/standar. Saat ini, keamanan yang melekat pada sel masih menjadi masalah prioritas untuk keamanan baterai.

Cara penting untuk mengukur keamanan yang melekat pada sel adalah dengan memaksa korsleting internal, mengujinya terhadap kebakaran atau ledakan serta penurunan tegangan dan kenaikan suhu sel.

Pentingnya pengujian hubung singkat internal wajib

Ada banyak faktor yang dapat menyebabkan korsleting internal sel baterai, termasuk karakteristik pemisah, pengembangan dan desain, produksi baterai proses, pengemasan dan transportasi, perakitan dan aplikasi, penggunaan, pemeliharaan, dan penggunaan kembali, dll. Semua skenario ini dapat menyebabkan korsleting internal tidak langsung atau langsung pada sel baterai.

Uji korsleting internal wajib pada sel baterai adalah untuk memverifikasi apakah sel baterai memiliki korsleting internal dan apakah sel baterai akan terbakar atau meledak saat terjadi korsleting internal dengan mensimulasikan situasi ekstrem, sehingga dapat mengidentifikasi karakteristik keselamatan intrinsik sel baterai serta karakteristik keselamatan sistem baterai.

Penerapan pengujian hubung singkat internal paksa

Sebagian besar standar baterai mengatur uji korsleting internal wajib untuk sel baterai, dan banyak merek baterai dan aplikasi baterai telah mengadopsi program pengujian ini sebagai spesifikasi perusahaan mereka.

Uji hubung singkat internal wajib untuk sel baterai digunakan secara luas dalam evaluasi bahan bateraipengembangan, desain, proses manufaktur, dan bahkan kesesuaian modul baterai dan sistem baterai.

Standar untuk pengujian hubung singkat internal wajib

IEC 62133-2: 2017/AMD1: 2021 (Baterai portabel)
Lampiran 9 (edisi 1) (Baterai portabel)
JIS C 62133-2:2020 (Baterai portabel)
IEC 62660-3:2016 (Baterai daya)
IEC 62619:2017 (Industri, baterai penyimpanan energi)

Metode pemaksaan uji hubung singkat internal pada sel baterai

• Pra-perawatan sel baterai

1. Sel baterai harus diisi pada suhu 20°C ± 5°C sesuai dengan rekomendasi produsen dan kemudian dikosongkan pada 0,2 It A ke tegangan batas pengosongan yang ditentukan oleh produsen;
2. Baterai dibiarkan selama 1-4 jam pada suhu pengisian atas dan bawah yang ditentukan oleh produsen;
3. Mengisi daya sel baterai secara maksimal arus pengisian daya dan tegangan pengisian batas atas hingga arus berkurang hingga 0,05 It A.

• Membongkar sel baterai

Pembongkaran sel merupakan langkah penting dalam uji hubung singkat internal wajib sel, tetapi juga sangat menantang dan kontroversial.

• Ekstrusi inti

1. Setelah suhu permukaan inti stabil dalam 2 derajat dari suhu batas pengisian atas dan bawah, inti siap untuk diperas;
2. Mesin cetak ditekan ke inti pada kecepatan 0,1 mm/detik, sedangkan tegangan inti dimonitor pada kecepatan lebih dari 100 kali per detik;
3. Ketika penurunan tegangan yang disebabkan oleh korsleting internal terdeteksi, ekstrusi harus segera dihentikan dan tekanan harus dilepaskan setelah menahan alat press pada posisi ini selama 30 detik. Jika penurunan tegangan dibandingkan dengan tegangan awal melebihi 50 mV, maka ditentukan bahwa telah terjadi korsleting internal. sebelum penurunan tegangan mencapai 50 mV, jika tekanan mencapai 800 N (untuk sel silinder) atau 400 N (untuk sel persegi), segera hentikan pengepresan.
4. Penentuan kepatuhan: Tidak ada kebakaran selama pengujian (perusahaan mungkin memiliki kriteria penerimaan yang lebih ketat).