Aküler neden zorunlu dahili kısa devre testi gerektirir?

4 dahili kısa devre yanıt türü

Dahili kısa devre. konu biraz özel ve karmaşık gelebilir, ancak gerçekte dört ana ve basit reaksiyon türüne ayrılır. Şimdi bunları teker teker inceleyeceğiz. 

• Bakır ve alüminyum folyolar arasında içten kısa devre

İlk olarak, bakır ve alüminyum folyo arasındaki kısa devreye bakalım. Bu durumda, elektronlar bakırdan akü bakır folyosu çünkü alüminyum bakırdan daha iyi iletkenliğe sahiptir.

Bu tür bir kısa devre akü performansında düşüşe neden olabilir ve hatta güvenlik sorunlarına yol açabilir. Bunun olmasını önlemek için akü üreticileri bu olasılığı en aza indirmek amacıyla akü bağlantılarında özel yalıtım malzemeleri kullanmaktadır.

• Katot ve anot arasında içten kısa devre

Sırada katot ve anot arasında dahili bir kısa devre vardır. Bu durumda elektronlar doğrudan akünün bir ucundan diğerine akacak ve akımda hızlı bir artışa neden olacaktır. Bu kısa devre aynı zamanda li iyon pil güvenliği Bu nedenle batarya üreticileri bunun olmasını önlemek için bataryanın içinde özel koruyucu tasarımlar da kullanmaktadır.

• Katot ve alüminyum folyo arasında içten kısa devre

Üçüncü durum ise katot ile alüminyum folyo arasında dahili bir kısa devredir. Bu durumda elektronlar katottan alüminyum folyoya akar. Bu kısa devre akü performansının düşmesine neden olabilir çünkü elektron akışı akünün şarj ve deşarj verimliliğini etkiler.

Bunun olmasını önlemek için akü üreticileri elektron akışını en aza indirmek amacıyla anotta özel koruyucu malzemeler kullanmaktadır.

• Anot ve bakır folyo arasında içten kısa devre

Son tür ise katot ile bakır folyo arasında elektronların katottan bakır folyoya aktığı dahili bir kısa devredir. Bu tür bir kısa devre de akü performansında düşüşe neden olabilir, ancak anot ile alüminyum folyo arasındaki kısa devreden farklı bir nedenden dolayı.

Bunun nedeni katotta elektron akışı yerine kimyasal bir reaksiyon meydana gelmesidir. Bunun olmasını önlemek için akü üreticileri katotta özel koruyucu malzemeler kullanır ve kimyasal reaksiyon olasılığını azaltmak için akünün tasarımını optimize eder.

Dahili kısa devre ile harici kısa devre arasındaki fark nedir?

Akü kısa devresi daha yaygın bir akü arızasıdır, harici kısa devre ve dahili kısa devre vardır. İkisi arasında belirli bir fark vardır:

Lityum güç pilinin dahili katot ve anotla doğrudan temas ettiği dahili kısa devre, elbette, temas derecesi farklıdır, sonraki reaksiyon tarafından tetiklenir ve ayrıca büyük ölçüde değişir.

Lityum güç pilinin dahili kısa devresine neden olan ana faktörler şunlardır: ayırıcı yüzeyindeki iletken toz, katot ve anotun yanlış hizalanması, kutup parçasındaki çapaklar ve elektrolitin eşit olmayan dağılımı ve diğer işlem faktörleri; malzemedeki metal safsızlıkları;

Düşük sıcaklıkta şarj, yüksek akımlı şarj, anot performansının bozulması çok hızlıdır ve anot yüzeyinde lityum çökelmesine, titreşime veya çarpışmaya vb. neden olur; büyük ölçekli dahili kısa devrenin mekanik ve termal kötüye kullanımından kaynaklanır.

Dahili kısa devre üretim sürecindeki bir kusurdan kaynaklanıyorsa, bu dahili kısa devre yavaşça oluşur ve kendiliğinden bir dahili kısa devreye dönüşmesi günler hatta aylar alır.

Uzun gebelik sürecine dahil olan mekanizmalar oldukça karmaşıktır, çok uzundur ve ne zaman termal kaçak yaşayacağını söylemek mümkün değildir. Bununla birlikte, nispeten hafiftir, çok az ısı üretir ve hemen bir TR'yi (Termal Kaçak Sıcaklığı TR) tetiklemez.

Mekanik ve termal istismardan kaynaklanan dahili kısa devreler, ayırıcı kopmasının derecesine ve dahili kısa devreden TR'ye kadar geçen sürenin uzunluğuna göre değişen keskin bir enerji salınımı ile doğrudan bir TR'yi tetikleyecektir.

Harici kısa devre, otomobil çarpışması, suya daldırma, iletken kirlenmesi veya bakım sırasında elektrik çarpması nedeniyle oluşan deformasyondan kaynaklanabilir. Harici kısa devreden lityum güç bataryasının termal kaçak yapmasına giden yoldaki önemli halka yüksek sıcaklıktır.

Harici kısa devre tarafından üretilen ısı iyi bir şekilde dağıtılamadığında, lityum güç pilinin sıcaklığı yükselecek ve yüksek sıcaklık termal kaçağı tetikleyecektir. Bu nedenle, kısa devre akımını kesmek veya aşırı ısıyı dağıtmak, harici kısa devrenin daha fazla zarar vermesini engellemenin yollarıdır.

Gerçek araç çalışmasında, harici kısa devre olasılığı çok düşüktür, çünkü tüm araç sistemi sigortalar ve lityum pil yönetim sistemi BMS ile donatılmıştır, lityum güç pili kısa süreli yüksek akım etkisine dayanabilir.

Aşırı durumlarda, kısa devre noktası tüm aracın sigortasını geçer ve aynı zamanda BMS arızalanır ve daha uzun bir harici kısa devre genellikle devredeki bağlantının zayıf noktasının yanmasına neden olur ve nadiren lityum güç pilinin termal kaçak olayına yol açar.

Bir aküde kısa devre oluştuğunda, akünün ekzotermik olmaya devam etmesine neden olur ve sıcaklık genel metali eritecek kadar yüksektir, bu da yangına ve hatta patlamaya neden olabilir, mal ve can güvenliği için ciddi bir tehdit oluşturur. Bu nedenle, giderek daha fazla iş adamı, pil güvenliği kazalarının neden olduğu kişisel yaralanmaları ve marka itibar kaybını önlemek için pillerin ve ürünlerinin güvenliğini sağlamaya daha fazla önem vermektedir.

Bu nedenle, ürün testi ve denetimi, kazaların meydana gelmesini önlemek için ürün kalitesinin güvenliğini en üst düzeye çıkarmak amacıyla yalnızca iyileştirmeye, sağlam ekipman ürün test standartlarına ve talebe devam etmek için iyi bir önleme aracıdır.

Dahili kısa devre testi neden zorunludur?

Elektrik çekirdeğinin doğal güvenliğini ölçmenin önemli bir yolu, elektrik çekirdeğinin basınç düşüşü ve sıcaklık artışının yanı sıra alev alıp almadığını veya patlayıp patlamadığını dahili kısa devre testine zorlamaktır. Güç bataryasının büyük ölçekli üretiminin başlamasıyla birlikte, güvenlik sorunu sektörün başında Demokles'in kılıcı gibi sallanmaya başlamıştır ve acilen çözülmesi gerekmektedir.

Batarya güvenliği genel olarak şu üç seviyede kategorize edilebilir: hücrenin doğal güvenliği, farklı koruma seviyelerinin güvenliği ve düzenlemelerin/standartların (nispeten) kabul edilebilir güvenliği. Şu anda, hücrenin doğal güvenliği, batarya güvenliği için hala öncelikli konudur.

Bir hücrenin doğal güvenliğini ölçmenin önemli bir yolu, dahili kısa devresini zorlamak, yangın veya patlamanın yanı sıra hücrenin voltaj düşüşü ve sıcaklık artışını test etmektir.

Zorunlu dahili kısa devre testinin önemi

Seperatör özellikleri, geliştirme ve tasarım dahil olmak üzere bir akü hücresinde dahili kısa devreye neden olabilecek birçok faktör vardır, akü üretimi süreç, paketleme ve nakliye, montaj ve uygulama, kullanım, bakım ve yeniden kullanım vb. Tüm bu senaryolar batarya hücresinde dolaylı veya doğrudan dahili kısa devreye neden olabilir.

Batarya hücresinin zorunlu dahili kısa devre testi, batarya hücresinin içsel güvenlik özelliklerinin yanı sıra batarya sisteminin güvenlik özelliklerini belirlemek amacıyla, batarya hücresinin dahili bir kısa devreye sahip olup olmadığını ve aşırı durumu simüle ederek dahili bir kısa devre meydana geldiğinde alev alıp almayacağını veya patlayıp patlamayacağını doğrulamaktır.

Zorunlu dahili kısa devre testi uygulaması

Çoğu akü standardı, akü hücreleri için zorunlu dahili kısa devre testini düzenler ve birçok akü markası ve akü uygulaması bu test programını kurumsal spesifikasyon olarak benimsemiştir.

Batarya hücreleri için zorunlu dahili kısa devre testi, batarya hücrelerinin değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. akü malzemeleri̇geliştirme, tasarım, üretim süreci ve hatta batarya modüllerinin ve batarya sistemlerinin uygunluğu.

Zorunlu dahili kısa devre testi için standartlar

IEC 62133-2:2017/AMD1:2021 (Taşınabilir bataryalar)
Ek 9 (baskı 1) (Taşınabilir bataryalar)
JIS C 62133-2:2020 (Taşınabilir bataryalar)
IEC 62660-3:2016 (Güç bataryaları)
IEC 62619:2017 (Endüstriyel, enerji depolama bataryaları)

Akü hücresi üzerinde dahili kısa devre testini zorlama yöntemleri

• Batarya hücrelerinin ön işlemden geçirilmesi

1. Akü hücrelerinin üreticinin tavsiyelerine göre 20 °C ± 5 °C'de şarj edilmesi ve ardından 0,2 It A'da üretici tarafından tanımlanan deşarj kesme voltajına kadar boşaltılması gerekir;
2. Aküler, üretici tarafından tanımlanan üst ve alt şarj sıcaklıklarında 1-4 saat bekletilir;
3. Akü hücresini maksimum seviyede şarj edin şarj akımı ve akım 0,05 It A'ya düşürülene kadar üst sınır şarj voltajı.

• Akü hücrelerinin sökülmesi

Hücrenin sökülmesi, hücrenin zorunlu dahili kısa devre testinde kritik bir adımdır, ancak aynı zamanda son derece zorlu ve tartışmalıdır.

• Çekirdeklerin ekstrüzyonu

1. Çekirdeğin yüzey sıcaklığı, üst ve alt şarj limiti sıcaklığının 2 derecesi içinde stabilize olduktan sonra, sıkılmaya hazırdır;
2. Pres çekirdeğe 0,1 mm/s hızla bastırılırken, çekirdek voltajı saniyede 100 defadan fazla bir hızda izlenir;
3. Dahili bir kısa devreden kaynaklanan bir voltaj düşüşü tespit edildiğinde, ekstrüzyon derhal durdurulmalı ve pres aleti 30 saniye boyunca bu konumda tutulduktan sonra basınç serbest bırakılmalıdır. Başlangıç voltajına kıyasla voltaj düşüşü 50 mV'yi aşarsa, dahili bir kısa devrenin meydana geldiği belirlenir. voltaj düşüşü 50 mV'ye ulaşmadan önce, basınç 800 N (silindirik hücreler için) veya 400 N'ye (kare hücreler için) ulaşırsa, sıkmayı derhal durdurun.
4. Uygunluk tespiti: Test sırasında yangın çıkmadı (şirketlerin daha sıkı izin verilebilir kabul kriterleri olabilir).