Par rapport à d'autres batteries cylindriques et carrées, emballage flexiblebatteries à lithiumsont de plus en plus populaires en raison des avantages d'une conception de taille flexible et d'une densité énergétique élevée.Les tests de court-circuit sont un moyen efficace d’évaluer les batteries au lithium à emballage flexible.Cet article analyse le modèle de défaillance du test de court-circuit de la batterie pour découvrir les principaux facteurs affectant la défaillance par court-circuit ;analyse le modèle de défaillance en effectuant des exemples de vérification dans différentes conditions et donne des propositions pour améliorer la sécurité des batteries au lithium à emballage flexible.
Défaillance par court-circuit du flexibleemballage des batteries au lithiumcomprend généralement une fuite de liquide, une fissuration sèche, un incendie et une explosion.Les fuites et les fissures sèches se produisent généralement dans la zone faible du boîtier de cosses, où la fissuration sèche du boîtier en aluminium peut être clairement visible après le test ;les incendies et les explosions sont des accidents de production plus dangereux en matière de sécurité, et la cause est généralement une réaction violente de l'électrolyte dans certaines conditions après la fissuration sèche du plastique aluminium.Ainsi, par rapport au test de court-circuit d’une batterie au lithium à emballage flexible, l’état de l’emballage aluminium-plastique est le facteur clé conduisant à la défaillance.
Lors d'un test de court-circuit, la tension en circuit ouvert dubatterietombe instantanément à zéro, tandis qu'un courant important traverse le circuit et qu'une chaleur Joule est générée.L'ampleur de la chaleur Joule dépend de trois facteurs : le courant, la résistance et le temps.Même si le courant de court-circuit existe pendant une courte période, une grande quantité de chaleur peut néanmoins être générée en raison du courant élevé.Cette chaleur est lentement libérée dans un court laps de temps (généralement quelques minutes) après le court-circuit, ce qui entraîne une augmentation de la température de la batterie.À mesure que le temps augmente, la chaleur Joule est principalement dissipée dans l'environnement et la température de la batterie commence à baisser.Ainsi, on suppose que la défaillance par court-circuit de la batterie se produit généralement au moment du court-circuit et dans un laps de temps relativement court par la suite.
Le phénomène de gonflement de gaz se produit souvent lors du test de court-circuit d'une batterie au lithium à emballage flexible, ce qui devrait être dû aux raisons suivantes.Le premier est l'instabilité du système électrochimique, c'est-à-dire la décomposition oxydative ou réductrice de l'électrolyte provoquée par le courant élevé traversant l'interface entre l'électrode et l'électrolyte, et les produits gazeux sont remplis dans l'emballage aluminium-plastique.L'augmentation de la production de gaz provoquée par cette raison est plus évidente dans des conditions de température élevée, car les réactions secondaires de décomposition de l'électrolyte sont plus susceptibles de se produire à des températures élevées.De plus, même si l'électrolyte ne subit pas de réactions secondaires de décomposition, il peut être partiellement vaporisé par la chaleur Joule, en particulier pour les composants électrolytiques à faible pression de vapeur.Le renflement de production de gaz provoqué par cette cause est plus sensible à la température, c'est-à-dire qu'il disparaît pratiquement lorsque la température de la cellule descend à la température ambiante.Cependant, quelle que soit la cause de la production de gaz, la pression d'air élevée à l'intérieur de la batterie pendant un court-circuit aggravera la fissuration sèche de l'emballage aluminium-plastique et augmentera la probabilité de panne.
Sur la base de l'analyse du processus et du mécanisme de défaillance par court-circuit, la sécurité des emballages flexibles au lithiumbatteriespeut être amélioré sous les aspects suivants : optimisation du système électrochimique, réduction de la résistance auditive positive et négative et amélioration de la résistance de l'emballage aluminium-plastique.L'optimisation du système électrochimique peut être réalisée sous différents angles, tels que les matériaux actifs positifs et négatifs, le rapport des électrodes et l'électrolyte, de manière à améliorer la capacité de la batterie à résister à un courant transitoire élevé et à une chaleur élevée de courte durée.La diminution de la résistance des cosses peut réduire la génération et l'accumulation de chaleur Joule dans cette zone et réduire considérablement l'impact thermique sur la zone faible du boîtier.L'amélioration de la résistance de l'emballage aluminium-plastique peut être obtenue en optimisant les paramètres du processus de fabrication des batteries, réduisant ainsi considérablement l'apparition de fissures sèches, d'incendies et d'explosions.
Heure de publication : 13 avril 2023