كيف تعزز غرف اختبار البطارية سلامة وأداء بطاريات أيون الليثيوم

كجهاز تخزين طاقة فعال وخفيف الوزن ، تستخدم بطاريات أيون الليثيوم على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الهواتف الذكية والمركبات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية المحمولة. ومع ذلك ، هناك بعض مخاطر السلامة في استخدام بطاريات أيون الليثيوم ، مثل الهارب الحراري ، ماس كهربائى ، مشاكل الشحن الزائد والتفريغ الزائد ، قد لا يؤدي فقط إلى تدهور أداء البطارية ، بل قد يسبب أيضًا حوادث خطيرة مثل الحريق والانفجار.

أصبحت كيفية تحسين سلامة وأداء بطاريات أيون الليثيوم محور اهتمام الباحثين والشركات. الـغرفة اختبار البطاريةكجهاز يستخدم خصيصًا لاختبار البطارية والبحث ، يلعب دورًا مهمًا في تحسين سلامة وأداء بطاريات أيون الليثيوم.

أنا. العناصر الرئيسية لسلامة وأداء بطارية أيون الليثيوم

ا. تأثير درجة الحرارة

تعد درجة الحرارة أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء وسلامة بطاريات أيون الليثيوم. في درجات حرارة عالية ، يتم تسريع معدل التفاعلات الكيميائية داخل البطارية ، مما يؤدي إلى تخفيف سعة البطارية. ستزيد درجة الحرارة المرتفعة أيضًا من المقاومة الداخلية للبطارية ، مما يقلل من كفاءة الشحن والتفريغ. ما هو أكثر من ذلك ، يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى هروب حراري. عندما تكون درجة الحرارة الداخلية للبطارية مرتفعة جدًا ، قد يتحلل المنحل بالكهرباء لإنتاج غاز قابل للاشتعال ، وستتفاعل أيضًا المواد الكهربائية الإيجابية والسالبة للبطارية بعنف ، يطلق الكثير من الحرارة ، مما يزيد من تفاقم ارتفاع درجة الحرارة ، ويؤدي في النهاية إلى حريق أو انفجار البطارية.

على العكس من ذلك ، في درجات الحرارة المنخفضة ، يصبح التفاعل الكيميائي داخل البطارية بطيئًا ، ويبطئ معدل انتشار أيونات الليثيوم ، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة البطارية بشكل كبير ، وقد تكون غير قادرة على الشحن أو التفريغ.

ب. الرطوبة العمل

قد تسبب الرطوبة المفرطة الصدأ والتآكل للمكونات المعدنية داخل البطارية ، مما يؤثر على التوصيل واستقرار البطارية. قد تؤدي البيئة الرطبة أيضًا إلى تفاعل التحلل المائي بالكهرباء للبطارية ، وتغيير الخواص الكيميائية للكهارل ، ومن ثم التأثير على أداء البطارية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يسبب الماء الذي يدخل البطارية فشل الدائرة القصيرة ، مما يهدد بشكل خطير سلامة البطارية.

ج. ارتباط الضغط

أثناء عملية الشحن والتفريغ للبطارية ، سيحدث الانتقال الطوري والتفاعل الكيميائي للمادة داخل البطارية ، مما يؤدي إلى تغيير في الضغط. إذا كان الضغط كبيرًا جدًا ، فقد يتسبب في تشوه غلاف البطارية وتقسيمه وتدميره للسلامة الهيكلية الشاملة للبطارية. قد تؤثر التغيرات في الضغط أيضًا على التلامس بين مادة القطب وسوائل التجميع ، مما يؤثر بدوره على أداء الشحن والتفريغ للبطارية.

ثانيا. وظائف وخصائص غرفة اختبار البطارية

أ. تكنولوجيا دقيقة للتحكم في درجة الحرارة

نظام التحكم في درجة الحرارة منغرفة اختبار البطاريةيضبط درجة الحرارة في الغرفة بسرعة ودقة من خلال جهاز التدفئة أو التبريد وفقًا لقيمة درجة الحرارة المحددة. يمكن لغرفة اختبار بطارية LIB تحقيق دقة التحكم في درجة الحرارة تبلغ ± ~ ° C ، ولها القدرة على التسخين والتبريد بسرعة ، ويمكن أن تصل إلى ظروف درجة الحرارة المحددة في وقت قصير لتلبية احتياجات الاختبار المختلفة.

ب. نظام التحكم في الرطوبة

يحاكي نظام التحكم في الرطوبة بيئات الرطوبة المختلفة عن طريق التحكم في الرطوبة في الغرفة لدراسة تأثير الرطوبة على بطارية أيون الليثيوم. يمكن ضبط مدى ضبط الرطوبة بين ، RH و RH عادة ، والذي يمكن أن يلبي متطلبات معظم اختبارات بطارية أيون الليثيوم لبيئات الرطوبة.

ثالثا. تعزيز سلامة البطارية مع غرف الاختبار

أ. محاكاة هارب الحرارية والوقاية

الـغرفة اختبار البطاريةيمكن محاكاة الظروف التي يحدث فيها الهروب الحراري ومساعدة الباحثين على إجراء مزيد من الدراسة على آلية تحفيز الهروب الحراري. من خلال زيادة درجة الحرارة تدريجيا في غرفة الاختبار ومراقبة التغيرات في درجة الحرارة والجهد والتيار وغيرها من المعلمات داخل البطارية ، وتتم ملاحظة عملية rrence لظاهرة runaway الحرارية. وجدت الدراسة أنه عندما تتجاوز درجة حرارة البطارية عتبة معينة ، يبدأ الإلكتروليت في التحلل ، مما ينتج كمية كبيرة من الغاز القابل للاحتراق ، بينما ترتفع المقاومة الداخلية للبطارية بشكل حاد ، يزداد التيار على الفور ، مما تسبب في هروب حراري.

بناءً على نتائج البحث هذه ، يمكن تطوير استراتيجيات الوقاية من الهروب الحراري. على سبيل المثال ، تحسين هيكل تبديد الحرارة للبطارية ، وزيادة حوض الحرارة أو استخدام نظام التبريد السائل لتحسين قدرة تبديد الحرارة للبطارية في التشغيل العادي والتسخين غير الطبيعي ؛ تحسين تركيبة الإلكتروليت ، وتقليل درجة حرارة التحلل والتفاعل ، وتقليل كمية الغاز القابل للاحتراق المنتج.

ب. يتم تحديد عتبة الأمان

يمكن تحديد عتبة سلامة بطاريات أيون الليثيوم بدقة باستخدام غرفة اختبار البطارية في ظل ظروف بيئية مختلفة. البطارية مشحونة أكثر من اللازم ، وفارغة ، وقصيرة الدائرة في درجات حرارة مختلفة ، والرطوبة ، وبيئات الضغط ، ويتم تسجيل قيم المعلمات عندما تكون البطارية في خطر الدخان ، والنار ، والانفجار. في بيئة درجة الحرارة والرطوبة العالية ، قد يتم تخفيض عتبة أمان الشحن الزائد للبطارية ، وقد لا يتغير حد الأمان الزائد. يمكن أن يحدد التحليل الشامل لهذه الاختبارات في بيئات مختلفة مدى عتبة السلامة للبطارية في ظل ظروف العمل المختلفة ، مما يوفر أساسًا مهمًا لتصميم نظام إدارة البطارية (BMS).

4. التوقعات المستقبلية

قد تحتوي غرف اختبار البطارية المستقبلية على نظام تحكم أكثر ذكاءً يمكنه ضبط درجة الحرارة والرطوبة والضغط وغيرها من المعلمات تلقائيًا وفقًا لخطة الاختبار المحددة مسبقًا ، ويمكن تحليل بيانات الاختبار في الوقت الفعلي لتقديم توصيات تحسين أكثر دقة للمطورين. بالإضافة إلى ذلك ، مع التحسين المستمر لأداء بطارية أيون الليثيوم ومتطلبات السلامة في مجالات مثل مركبات الطاقة الجديدة ومحطات تخزين الطاقة ، سيلعب صندوق اختبار البطارية دورًا أكثر أهمية في تعزيز الابتكار التكنولوجي والتطوير الصناعي لبطاريات أيون الليثيوم ، وسيسهم في تحقيق المزيد من الكفاءة ، تخزين الطاقة واستخدامها بشكل آمن وصديق للبيئة.