Verrattuna muihin sylinterimäisiin ja neliömäisiin akkuihin, joustava pakkauslitiumparistotovat yhä suositumpia käytössä joustavan kokosuunnittelun ja korkean energiatiheyden etujen ansiosta.Oikosulkutestaus on tehokas tapa arvioida joustavan pakkauksen litiumakkuja.Tässä artikkelissa analysoidaan akun oikosulkutestin vikamallia selvittääkseen tärkeimmät oikosulkuvikaan vaikuttavat tekijät;analysoi vikamallia suorittamalla esimerkkivarmennusta eri olosuhteissa ja tekee ehdotuksia joustopakkausten litiumakkujen turvallisuuden parantamiseksi.
Jouston oikosulkuvikalitiumparistojen pakkaussisältää yleensä nestevuodon, kuivahalkeilun, tulipalon ja räjähdyksen.Vuotoa ja kuivahalkeilua esiintyy yleensä ulokepaketin heikolla alueella, jossa alumiinipakkauksen kuivahalkeilu on selvästi havaittavissa testin jälkeen;tulipalo ja räjähdys ovat vaarallisempia turvallisuustuotannon onnettomuuksia, ja syynä on yleensä elektrolyytin raju reaktio tietyissä olosuhteissa alumiinimuovin kuivahalkeilun jälkeen.Siten verrattuna joustavan pakkauksen litiumakun oikosulkutestiin alumiini-muovipakkauksen kunto on avaintekijä, joka johtaa epäonnistumiseen.
Oikosulkutestissä avoimen piirin jänniteakkuputoaa välittömästi nollaan, kun taas suuri virta kulkee piirin läpi ja Joule-lämpöä syntyy.Joulen lämmön suuruus riippuu kolmesta tekijästä: virrasta, resistanssista ja ajasta.Vaikka oikosulkuvirta on olemassa lyhyen ajan, suuren virran vuoksi voi silti syntyä suuri määrä lämpöä.Tämä lämpö vapautuu hitaasti lyhyessä ajassa (yleensä muutamassa minuutissa) oikosulun jälkeen, mikä johtaa akun lämpötilan nousuun.Ajan myötä joulen lämpö pääosin hajaantuu ympäristöön ja akun lämpötila alkaa laskea.Näin ollen oletetaan, että akun oikosulkuvika tapahtuu yleensä oikosulkuhetkellä ja suhteellisen lyhyessä ajassa sen jälkeen.
Kaasun pullistumisilmiö esiintyy usein joustavan pakkauksen litiumakun oikosulkutestissä, jonka pitäisi johtua seuraavista syistä.Ensimmäinen on sähkökemiallisen järjestelmän epävakaus eli elektrolyytin oksidatiivinen tai pelkistävä hajoaminen, jonka aiheuttaa elektrodin ja elektrolyytin rajapinnan läpi kulkeva suuri virta, ja kaasutuotteet täytetään alumiini-muovipakkaukseen.Tästä syystä johtuva kaasutuotannon pullistuma on selvempi korkeissa lämpötiloissa, koska elektrolyytin hajoamissivureaktioita tapahtuu todennäköisemmin korkeissa lämpötiloissa.Lisäksi, vaikka elektrolyytti ei käy läpi hajoamissivureaktioita, se voi osittain höyrystyä Joulen lämmön vaikutuksesta, erityisesti elektrolyyttikomponenttien osalta, joilla on alhainen höyrynpaine.Tämän syyn aiheuttama kaasuntuotannon pullistuma on herkempi lämpötilalle, eli pullistuma periaatteessa häviää, kun kennon lämpötila laskee huoneenlämpöön.Kaasuntuotannon syystä riippumatta kohonnut ilmanpaine akun sisällä oikosulun aikana kuitenkin pahentaa alumiini-muovipakkauksen kuivahalkeilua ja lisää vian todennäköisyyttä.
Perustuu analyysiin prosessin ja mekanismin oikosulkuvian, turvallisuuden joustava pakkaus litiumparistotvoidaan parantaa seuraavista näkökohdista: sähkökemiallisen järjestelmän optimointi, positiivisen ja negatiivisen korvavastuksen vähentäminen sekä alumiini-muovipakkauksen lujuuden parantaminen.Sähkökemiallisen järjestelmän optimointi voidaan suorittaa useista eri näkökulmista, kuten positiivisista ja negatiivisista aktiivisista materiaaleista, elektrodisuhteesta ja elektrolyytistä, jotta parannetaan akun kykyä kestää ohimenevää suurta virtaa ja lyhytaikaista korkeaa lämpöä.Korvakkeen vastuksen alentaminen voi vähentää joulen lämmön muodostumista ja kertymistä tälle alueelle ja vähentää merkittävästi lämmön vaikutusta pakkauksen heikompaan kohtaan.Alumiini-muovipaketin lujuutta voidaan parantaa optimoimalla akun valmistusprosessin parametrit, mikä vähentää merkittävästi kuivahalkeilun, tulipalon ja räjähdyksen esiintymistä.
Postitusaika: 13.4.2023