Untersuchung zur Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbewertung von Lithium-Ionen-Batterien

Am 20. Juli 2018 wurde in Pingshan, Shenzhen, das zweite Forum des China New Energy Vehicle Test und Evaluation Technology Development Summit eröffnet. Das Forum wurde von der Innovationsdienstagentur des Bezirks Shenzhen Pingshan für Wissenschaft und Technologie geleitet und gemeinsam vom Chongqing Vehicle Inspection Research Institute Co., Ltd. und dem Electric Vehicle Resources Network organisiert. Bei Elektrofahrzeugen sind die Hauptprobleme derzeit hohe Batteriekosten, Kilometerangst und Zuverlässigkeitsprobleme. In diesem Forum analysierte Hexiangming, Direktor des Forschungsbüros für neue Energie- und Materialchemie des Instituts für Kernenergie und neue Energietechnologie der Universität Tsinghua, hauptsächlich die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Kraftzellen.

Gegenwärtig ist es aufgrund der großen Anzahl von Sicherheitsunfällen, die durch Kraftzellen verursacht werden, erwähnenswert, dass Lithium-Ionen-Batterien, die bei Sicherheitsunfällen aufgetreten sind, zuvor die Sicherheitszertifizierung bestanden haben. Der Grund für das Auftreten liegt im Wesentlichen in unvorhersehbaren internen Kurzschlüssen, die offenbar nicht vollständig beseitigt werden können. Batterien, die Sicherheitsunfälle verursachen, sind alle zum Zeitpunkt der Herstellung qualifiziert. Also, was ist das Problem?

Die Konzepte von Sicherheit und Zuverlässigkeit

Die Sicherheit von Energiezellen wird hauptsächlich in zwei Aspekte unterteilt: Missbrauch von außer Kontrolle geratener Wärme und selbstinduzierte außer Kontrolle geratene Wärme. Der Missbrauch von thermischem Durchgehen ist vorhersehbar, kann durch Tests bewertet und durch Schutzmaßnahmen verbessert werden. Selbstinduziertes thermisches Durchgehen ist unvorhersehbar und kann weder durch Tests bewertet noch durch Qualitätsmanagement vollständig beseitigt werden. Gegenwärtig können alle Sicherheitsmaßnahmen die Sicherheitsrisiken von Lithium-Ionen-Batterien nicht vollständig beseitigen.

Herr Hexiangming sagte, dass Unfälle, die durch interne Kurzschlüsse, dh selbstinduziertes thermisches Durchgehen, verursacht wurden, Zuverlässigkeitsprobleme und keine Probleme mit der Produktqualität seien. Produktqualität ist eine Reihe von inhärenten Merkmalen des Produkts, die die Fähigkeit des Produkts beschreiben, die Anforderungen von Kunden und anderen interessierten Parteien zu erfüllen. Zu den inhärenten Merkmalen des Produkts gehören Leistungsmerkmale - Leistungsindikatoren, Spezialzuverlässigkeit, Wartbarkeit und Support. Produktzuverlässigkeit ist die Fähigkeit, die Produktleistung über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, die Leistung über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, ist kein Fehlschlag. Fehler oder Ausfälle können schnell repariert werden und sind ein wichtiges Qualitätsmerkmal des Produkts. Um eine hohe Zuverlässigkeit und eine gute Wartung der Produkte zu gewährleisten, sollten Zuverlässigkeit, Wartungsdesign, Tests und Management in der Produktentwicklung durchgeführt werden.

Definition der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Lithium-Ionen-Batterien

Die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Lithium-Ionen-Batterien bezieht sich auf die Wahrscheinlichkeit, dass Lithium-Ionen-Batterien unter normalen Betriebsbedingungen keine Wärme verlieren. Der Sicherheitsunfall der Batterie ist ein extremes Ausfallereignis der Batterie. Die Zuverlässigkeitsschätzung ist ein Engpassproblem beim Entwurf großer Lithium-Ionen-Batterien. Hexiangming glaubt, dass dies größtenteils auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass das Verständnis der Menschen für Batterien immer noch sehr begrenzt ist und es in dieser technischen Forschung nicht genügend experimentelle und theoretische akkumulationen gibt. Auf dem Gebiet der Technik ist es jedoch sehr wichtig und notwendig, diese zu analysieren den möglichen Ausfallmodus von Batterien und entwickeln entsprechende Minderungsmaßnahmen.

Untersuchung zur Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbewertung von Lithium-Ionen-Batterien

Hexiangming sagte, dass, um ein mögliches thermisches Durchgehen zu vermeiden, das erste, was verhindert werden muss, darin besteht, die Gründe für den möglichen Sicherheitsausfall von Lithium-Ionen-Batterien herauszufinden, die möglichen Testmethoden für den Sicherheitsausfall von Lithium-Ionen-Batterien herauszufinden und herauszufinden, was möglich ist Verhindern oder reduzieren Sie diese potenziellen Sicherheitsmängel. Konstruktionsmaßnahmen zur Vermeidung oder Reduzierung von Schäden nach Sicherheitsfehlern.

Es gibt viele mögliche Gründe für das Sicherheitsversagen von Lithium-Ionen-Batterien. Hexiangming sagte, dass es hauptsächlich lokale Überhitzung, negative Elektrodenanalyse von Lithium, Metallpartikel-Fremdkörpern, Membrandefekten, Konstruktions- / Herstellungsfehlern, Elektrodenverformungen und Mikrokurzschaltungen umfasst. Wenn die lokale Überhitzung T1 überschreitet, kann die Batterie eine spontane exotherme chemische "Ketten" -Reaktion aufrechterhalten, die schließlich zu einem thermischen Durchgehen führt. Exotherme Lithium- und Elektrolytreaktion, die zu lokaler Überhitzung führt, Lithiumablagerung von Lithiumdendrit, Kurzschluss, was zu lokaler Überhitzung führt; Selbst winzige Metallschadstoffe, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, können interne Kurzschlüsse verursachen. In Bezug auf die Membran kann dies auf Kongdusai zurückzuführen sein, was zum Abfließen von Lithium um das Stopfenloch führt; In dem Polarfilm wird aufgrund der Änderung der inneren Spannung, der polaren Verformung oder der Ausdehnung und Kontraktion des polaren Films während des Lade- und Entladevorgangs der interne Kurzschluss verursacht.

Mögliche Test- und Bewertungsmethode für Sicherheitsfehler der Lithium-Ionen-Batterie

Aufgrund der möglichen Ursachen für Sicherheitsmängel von Lithium-Ionen-Batterien können sie in vier Kategorien unterteilt werden: interner Kurzschluss, thermische Stabilität, Lithiumausfällung und abnormale Polarposition. Daher kann die "Sicherheit und Zuverlässigkeit" der aktuellen Lithium-Ionen-Batterie durch einen Mikrokurzschlusstest, einen Wärmestabilitätstest, einen Lithiumextraktionstest und einen CT-Test bewertet werden. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit und der Ausfall der Batterie bis zu einem gewissen Grad festgestellt werden, und das Zuverlässigkeitsniveau der Batterie kann weiter verbessert werden. Hexiangming ist der Ansicht, dass japanische Batterien derzeit in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit die besten sind, und China und Südkorea haben den gleichen Batteriestand.

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