U usporedbi s drugim cilindričnim i četvrtastim baterijama, fleksibilno pakiranjelitijske baterijepostaju sve popularniji u uporabi zbog prednosti dizajna fleksibilne veličine i visoke gustoće energije. Ispitivanje kratkog spoja učinkovit je način za procjenu fleksibilnih litijevih baterija. Ovaj rad analizira model kvara testa kratkog spoja baterije kako bi se otkrili glavni čimbenici koji utječu na kvar kratkog spoja; analizira model kvara provodeći provjeru primjera pod različitim uvjetima i daje prijedloge za poboljšanje sigurnosti fleksibilnog pakiranja litijevih baterija.
Kvar fleksibilnog kratkog spojapakiranje litijskih baterijaobično uključuje istjecanje tekućine, suho pucanje, požar i eksploziju. Propuštanje i suho pucanje obično se javljaju u slabom području paketa s ušicama, gdje se suho pucanje aluminijskog paketa može jasno vidjeti nakon ispitivanja; požar i eksplozija su opasnije sigurnosne proizvodne nesreće, a uzrok je obično burna reakcija elektrolita pod određenim uvjetima nakon suhog pucanja aluminijske plastike. Stoga, u usporedbi s testom kratkog spoja litijske baterije fleksibilnog pakiranja, stanje aluminijsko-plastičnog pakiranja ključni je faktor koji dovodi do kvara.
U ispitivanju kratkog spoja, napon otvorenog krugabaterijatrenutno pada na nulu, dok velika struja prolazi kroz krug i stvara se Jouleova toplina. Veličina Jouleove topline ovisi o tri faktora: struja, otpor i vrijeme. Iako struja kratkog spoja postoji kratko vrijeme, velika količina topline ipak se može generirati zbog velike struje. Ta se toplina polako oslobađa u kratkom vremenskom razdoblju (obično nekoliko minuta) nakon kratkog spoja, što dovodi do povećanja temperature baterije. Kako vrijeme raste, Joulova toplina se uglavnom raspršuje u okoliš i temperatura baterije počinje padati. Stoga se pretpostavlja da se kvar baterije u kratkom spoju općenito događa u trenutku kratkog spoja iu relativno kratkom vremenskom razdoblju nakon toga.
Fenomen ispupčenja plina često se javlja u testu kratkog spoja litijske baterije fleksibilnog pakiranja, što bi trebalo biti uzrokovano sljedećim razlozima. Prvi je nestabilnost elektrokemijskog sustava, tj. oksidativna ili redukcijska razgradnja elektrolita uzrokovana jakom strujom koja prolazi kroz sučelje između elektrode i elektrolita, a plinoviti produkti se pune u aluminijsko-plastičnom pakiranju. Izbočina proizvodnje plina uzrokovana ovim razlogom očitija je u uvjetima visoke temperature, jer je vjerojatnije da će se popratne reakcije razgradnje elektrolita pojaviti na visokim temperaturama. Nadalje, čak i ako elektrolit ne podliježe nuspojavama razgradnje, može se djelomično ispariti Jouleovom toplinom, posebno za komponente elektrolita s niskim tlakom pare. Izbočina proizvodnje plina uzrokovana ovim uzrokom je osjetljivija na temperaturu, tj. izbočina u osnovi nestaje kada temperatura ćelije padne na sobnu temperaturu. Međutim, bez obzira na uzrok stvaranja plina, povišeni tlak zraka unutar baterije tijekom kratkog spoja pogoršat će suho pucanje aluminijsko-plastičnog paketa i povećati vjerojatnost kvara.
Na temelju analize procesa i mehanizma kvara kratkog spoja, sigurnost fleksibilne ambalaže litijbaterijemože se poboljšati sa sljedećih aspekata: optimizacija elektrokemijskog sustava, smanjenje pozitivnog i negativnog otpora uha i poboljšanje čvrstoće aluminijsko-plastičnog pakiranja. Optimiziranje elektrokemijskog sustava može se provesti iz različitih kutova, kao što su pozitivni i negativni aktivni materijali, omjer elektroda i elektrolit, kako bi se poboljšala sposobnost baterije da izdrži prolaznu visoku struju i kratkotrajnu visoku toplinu. Smanjenje otpora ušice može smanjiti stvaranje i akumulaciju Joule topline u ovom području i značajno smanjiti utjecaj topline na slabo područje pakiranja. Poboljšanje čvrstoće aluminijsko-plastičnog paketa može se postići optimizacijom parametara u procesu proizvodnje baterije, značajno smanjujući pojavu suhog pucanja, požara i eksplozije.
Vrijeme objave: 13. travnja 2023