Cómo las cámaras de prueba de batería mejoran la seguridad y el rendimiento de las baterías de iones de litio

Como Dispositivo de almacenamiento de energía eficiente y ligero, las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en muchos campos, como teléfonos inteligentes, vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles. Sin embargo, existen ciertos riesgos de seguridad en el uso de baterías de iones de litio, como problemas de fuga térmica, cortocircuito, sobrecarga y sobredescarga, que no solo puede conducir al deterioro del rendimiento de la batería, sino que también puede causar accidentes graves como incendios y explosiones.

Cómo mejorar la seguridad y el rendimiento de las baterías de iones de litio se ha convertido en el foco de atención de investigadores y empresas. ElCámara de prueba de batería, Como un dispositivo especialmente utilizado para la prueba y la investigación de baterías, juega un papel crucial en la mejora de la seguridad y el rendimiento de las baterías de iones de litio.

Yo. Elementos clave de la seguridad y el rendimiento de la batería de iones de litio

A. Efecto de la temperatura

La temperatura es uno de los factores clave que afectan el rendimiento y la seguridad de las baterías de iones de litio. A altas temperaturas, la tasa de reacciones químicas dentro de la batería se acelera, lo que conduce a la atenuación de la capacidad de la batería. La alta temperatura también aumentará la resistencia interna de la batería, reduciendo así la eficiencia de carga y descarga. Además, las altas temperaturas pueden desencadenar una fuga térmica. Cuando la temperatura interna de la batería es demasiado alta, el electrolito puede descomponerse para producir gas inflamable, y los materiales del electrodo positivo y negativo de la batería también reaccionarán violentamente, liberando mucho calor, agravando aún más el aumento de temperatura y, finalmente, provocando un incendio o explosión de la batería.

Por el contrario, a bajas temperaturas, la reacción química dentro de la batería se vuelve lenta, y la tasa de difusión de los iones de litio se ralentiza, lo que hará que la capacidad de la batería disminuya significativamente, E incluso puede ser incapaz de cargar o descargar.

B. Acción de humedad

La humedad excesiva puede causar óxido y corrosión de los componentes metálicos dentro de la batería, lo que afecta la conductividad y la estabilidad de la batería. El ambiente húmedo también puede hacer la reacción de hidrólisis del electrolito de la batería, cambiar las propiedades químicas del electrolito y luego afectar el rendimiento de la batería. Además, el agua que ingresa a la batería puede causar fallas de cortocircuito, lo que amenaza seriamente la seguridad de la batería.

C. Correlación de presión

Durante el proceso de carga y descarga de la batería, la transición de fase y la reacción química de la sustancia ocurrirán dentro de la batería, lo que resultará en un cambio en la presión. Si la presión es demasiado grande, puede hacer que la carcasa de la batería se deforme, se agriete y destruya la integridad estructural general de la batería. Los cambios en la presión también pueden afectar el contacto entre el material del electrodo y el fluido del colector, lo que a su vez afecta el rendimiento de carga y descarga de la batería.

II. Funciones y características de la cámara de prueba de la batería

A. Tecnología precisa de control de temperatura

El sistema de control de temperatura delCámara de prueba de bateríaAjusta rápidamente y con precisión la temperatura en la cámara a través del dispositivo de calentamiento o enfriamiento de acuerdo con el valor de temperatura establecido. La cámara de prueba de la batería LIB puede lograr una precisión de control de temperatura de ± 0,5 ° C, y tiene la capacidad de calentar y enfriar rápidamente, Y puede alcanzar las condiciones de temperatura establecidas en poco tiempo para satisfacer las diferentes necesidades de prueba.

B. Sistema de control de humedad

El sistema de control de humedad simula diferentes ambientes de humedad controlando la humedad en la cámara para estudiar la influencia de la humedad en la batería de iones de litio. El rango de ajuste de humedad generalmente se puede establecer entre 10% RH y 98% RH, que puede cumplir con los requisitos de la mayoría de las pruebas de baterías de iones de litio para entornos de humedad.

III. Seguridad mejorada de la batería con cámaras de prueba

A. Simulación y prevención térmica fuera de control

ElCámara de prueba de bateríaPuede simular las condiciones en las que se produce la fuga térmica y ayudar a los investigadores a estudiar más a fondo el mecanismo de activación de la fuga térmica. Al aumentar gradualmente la temperatura en la cámara de prueba y monitorear los cambios de temperatura, voltaje, corriente y otros parámetros dentro de la batería, el occuSe observa el proceso rrence del fenómeno térmico fuera de control. El estudio encontró que cuando la temperatura de la batería excede un cierto umbral, el electrolito comienza a descomponerse, produciendo una gran cantidad de gas combustible, mientras que la resistencia interna de la batería aumenta bruscamente, la corriente aumenta instantáneamente, provocando una fuga térmica.

Con base en estos resultados de investigación, se pueden desarrollar estrategias de prevención de la fuga térmica. Por ejemplo, mejore la estructura de la disipación de calor de la batería, aumente el disipador de calor o use el sistema de refrigeración líquida para mejorar la capacidad de disipación de calor de la batería en funcionamiento normal y calefacción anormal; optimice la formulación de electrolitos, reduzca su temperatura de descomposición y reactividad, y reduzca la cantidad de gas combustible producido.

B. Se determina el umbral de seguridad

El umbral de seguridad de las baterías de iones de litio se puede determinar con precisión utilizando la cámara de prueba de la batería en diversas condiciones ambientales. La batería está sobrecargada, sobredescargada y cortocircuitada en diferentes entornos de temperatura, humedad y presión, y los valores de los parámetros se registran cuando la batería está en peligro de humo, fuego, y explosión. En un entorno de alta temperatura y humedad, el umbral de seguridad de sobrecarga de la batería puede reducirse, y el umbral de seguridad de sobredescarga puede no cambiar mucho. El análisis exhaustivo de estas pruebas en diferentes entornos puede determinar el rango de umbral de seguridad de la batería en diversas condiciones de trabajo, lo que proporciona una base importante para el diseño del sistema de gestión de la batería (BMS).

IV. Perspectivas futuras

Las futuras cámaras de prueba de batería pueden tener un sistema de control más inteligente que puede ajustar automáticamente la temperatura, la humedad, la presión y otros parámetros de acuerdo con el plan de prueba preestablecido, Y puede analizar los datos de prueba en tiempo real para proporcionar recomendaciones de optimización más precisas para los desarrolladores. Además, con la mejora continua del rendimiento de la batería de iones de litio y los requisitos de seguridad en campos como los nuevos vehículos de energía y las centrales eléctricas de almacenamiento de energía, la caja de prueba de la batería jugará un papel más importante en la promoción de la innovación tecnológica y el desarrollo industrial de las baterías de iones de litio, y contribuirá a la realización de más eficientes, Almacenamiento y utilización de energía segura y respetuosa con el medio ambiente.