Exploración sobre la evaluación de seguridad y confiabilidad de la batería de iones de litio

El 20 de julio de 2018, se inauguró el segundo Foro de la Cumbre de Desarrollo de Tecnología de Prueba y Evaluación de Vehículos de Nuevas Energías de China en Pingshan, Shenzhen. El foro fue dirigido por la Agencia de Servicios de Innovación Científica y Tecnológica del Distrito de Shenzhen Pingshan y fue organizado conjuntamente por el Instituto de Investigación de Inspección de Vehículos de Chongqing Co., Ltd. y la Red de Recursos de Vehículos Eléctricos. Para los vehículos eléctricos, los principales problemas en la actualidad incluyen el alto costo de la batería, la ansiedad por el kilometraje y los problemas de confiabilidad. En este foro, Hexiangming, director de la Oficina de Investigación de Química de Materiales y Nuevas Energías del Instituto de Energía Nuclear y Tecnología de Nuevas Energías de la Universidad de Tsinghua, analizó principalmente la seguridad y confiabilidad de las celdas de energía.

En la actualidad, debido a la gran cantidad de accidentes de seguridad causados por celdas de energía, vale la pena señalar que las baterías de iones de litio que se han producido en accidentes de seguridad han pasado previamente la certificación de seguridad. La razón de la ocurrencia se debe básicamente a cortocircuitos internos impredecibles, que parecen no poder eliminarse por completo; Las baterías que causan accidentes de seguridad están todas calificadas en el momento de su fabricación. ¿Entonces, cuál es el problema?

Los conceptos de seguridad y confiabilidad

La seguridad de la celda de energía se divide principalmente en dos aspectos: abuso de calor fuera de control y calor autoinducido fuera de control. El abuso de la fuga térmica es predecible, se puede evaluar mediante pruebas y se puede mejorar con medidas de protección; La fuga térmica autoinducida es impredecible y no se puede evaluar mediante pruebas, ni se puede eliminar por completo mediante la gestión de la calidad. En la actualidad, todas las medidas de seguridad no pueden eliminar por completo los peligros de seguridad de las baterías de iones de litio.

El Sr. Hexiangming dijo que los accidentes causados por cortocircuitos internos, es decir, fugas térmicas autoinducidas, eran problemas de confiabilidad, no problemas de calidad del producto. La calidad del producto es un conjunto de características inherentes del producto, que describe la capacidad del producto para cumplir con los requisitos de los clientes y otras partes interesadas. Las características inherentes del producto incluyen características de desempeño-indicadores de desempeño, especialidad-confiabilidad, mantenibilidad y soporte. La confiabilidad del producto es la capacidad de mantener el rendimiento del producto a lo largo del tiempo. En otras palabras, mantener el rendimiento durante un largo período de tiempo no es fallar. La falla o falla se puede reparar rápidamente y es una característica de calidad importante del producto. Para garantizar una alta confiabilidad y un buen mantenimiento de los productos, la confiabilidad, el diseño de mantenimiento, las pruebas y la gestión deben llevarse a cabo en el desarrollo de productos.

Definición de seguridad y confiabilidad de las baterías de iones de litio

La seguridad y confiabilidad de las baterías de iones de litio se refiere a la probabilidad de que las baterías de iones de litio no pierdan calor en condiciones normales de funcionamiento. El accidente de seguridad de la batería es un evento de falla extrema de la batería. La estimación de la fiabilidad es un problema de cuello de botella en el diseño de grandes baterías de iones de litio. Hexiangming cree que esto se debe en gran parte al hecho de que la comprensión de las baterías por parte de las personas es aún muy limitada y no hay suficiente acumulación experimental y teórica en esta investigación técnica. Sin embargo, en el campo de la ingeniería, es muy importante y necesario analizar el modo de falla potencial de las baterías y desarrollar las medidas de mitigación correspondientes.

Exploración sobre la evaluación de seguridad y confiabilidad de la batería de iones de litio

Hexiangming dijo que para evitar una posible fuga térmica, lo primero que hay que prevenir es averiguar las razones de la posible falla de seguridad de las baterías de iones de litio, averiguar los posibles métodos de prueba para la falla de seguridad de las baterías de iones de litio y averiguar qué puede prevenir o reducir estas posibles fallas de seguridad. Diseñe medidas para evitar o reducir los daños posteriores a la falla de seguridad.

Hay muchas razones potenciales para el fallo de seguridad de las baterías de iones de litio. Hexiangming dijo que incluye principalmente sobrecalentamiento local, análisis de electrodos negativos de litio, cuerpos extraños de partículas metálicas, defectos del diafragma, defectos de diseño / fabricación, deformación del electrodo y microcircuitos. Cuando el sobrecalentamiento local excede T1, la batería puede mantener una reacción química exotérmica espontánea en "cadena" que eventualmente conduce a una fuga térmica; Reacción exotérmica de litio y electrolito, que da como resultado sobrecalentamiento local, depósito de litio dendrítico de litio, cortocircuito, que conduce a sobrecalentamiento local; Incluso los contaminantes metálicos diminutos que no son visibles a simple vista pueden provocar cortocircuitos internos; En términos de diafragma, puede deberse a Kongdusai, lo que resulta en la salida de litio alrededor del orificio del tapón; En la película polar, debido al cambio de tensión interna, deformación polar o la expansión y contracción de la película polar durante el proceso de carga y descarga, se produce el cortocircuito interno.

Método de evaluación y prueba potencial para fallas de seguridad de la batería de iones de litio

Debido a las posibles causas de falla de seguridad de las baterías de iones de litio, se pueden dividir en cuatro categorías: cortocircuito interno, estabilidad térmica, precipitación de litio y posición polar anormal. Por lo tanto, la "seguridad y confiabilidad" de la batería de iones de litio actual se puede evaluar mediante una prueba de circuito de microcorto, una prueba de estabilidad térmica, una prueba de extracción de litio y una prueba de TC. De esta manera, se puede encontrar la confiabilidad y falla de la batería hasta cierto punto, y se puede mejorar aún más el nivel de confiabilidad de la batería. Hexiangming cree que las baterías japonesas son actualmente las mejores en términos de seguridad y confiabilidad, y China y Corea del Sur tienen el mismo nivel de baterías.

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