能源需求的持續(xù)增長和性能的不斷提高,促使鋰離子電池在電動(dòng)汽車和各種可再生能源存儲(chǔ)系統(tǒng)等大型能源密集型應(yīng)用中迅速成熟起來。然而,隨著電池使用量、能量密度和高速充放電的快速增長,火災(zāi)和爆炸事件也隨之增加。
1.為什么難以分析大多數(shù)鋰離子電池起火的原因?
常見的報(bào)道是電氣控制系統(tǒng)出錯(cuò)或鋰金屬沉積物長期堆積并長成鋰枝晶,導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。雖然這些肯定是可能的因素,但大部分因快速系列化學(xué)燃燒而導(dǎo)致的事故都難以確定具體因素。
2.鋰離子電池起火的根本原因通常是什么?
鋰離子電池產(chǎn)品(包括電動(dòng)汽車)的火災(zāi)事故大多發(fā)生在充電時(shí)。其主要原因是負(fù)材料(石墨或混合硅)在反復(fù)充電循環(huán)后不斷膨脹,縮短了正負(fù)電之間的距離。由于電毛刺或金屬顆粒的存在,這導(dǎo)致這些電之間的有效距離變得比原設(shè)計(jì)短,從而增加了內(nèi)部短路的風(fēng)險(xiǎn)。
3.為什么在一般生產(chǎn)過程中很難檢測到缺陷,例如隔膜被電毛刺或金屬顆粒部分刺穿?
電池片生產(chǎn)檢驗(yàn)中常見的問題是干電池絕緣測試電壓過低(<350V),以及在絕緣測試過程中無法檢測到電毛刺或金屬顆粒引起的電閃絡(luò)。從防火角度來看,鋰離子電池芯的絕緣測試應(yīng)檢查電之間的距離,而不是測量絕緣電阻。
從空氣擊穿電壓與距離的數(shù)據(jù)來看,即使間隙距離短至幾個(gè)um,擊穿電壓也高于350V,因此絕緣電壓測試應(yīng)在高于350V的電壓下進(jìn)行。
4.應(yīng)如何設(shè)置測試電壓以檢測較差的耐壓?
根據(jù)近對商用隔膜耐電壓(WV)的測試結(jié)果,正常產(chǎn)品的WV分布約為800V - 1200V;短路產(chǎn)品可以用<250V電壓輕松檢測出來。
至于隔膜擊穿的異常產(chǎn)品,其WV分布為 400V~600V,似乎與空氣擊穿電壓和間隙之間的關(guān)系相符。部分擊穿高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品的 WV 分布約為 450V~ 700V,介于正常產(chǎn)品和隔膜擊穿異常產(chǎn)品之間。由此可知,通常測試電壓設(shè)定值≤250V只能識別短路的異常產(chǎn)品,而無法檢測到隔膜擊穿的異常產(chǎn)品和部分擊穿的高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品。
5.Chroma ATE公司的解決方案11210電池芯絕緣測試儀
為改善鋰離子電池的絕緣質(zhì)量測試,Chroma專門設(shè)計(jì)了內(nèi)置+Flash測試功能,可通過設(shè)置先使用短期高電壓,然后在第二階段施加更高的電壓來測試電距離是否足夠。
此外,還有一項(xiàng)長時(shí)間低電壓測試,用于檢測可能由隔膜中其他細(xì)顆?;蛉毕菀鸬漠惓P孤╇娏鳌?/span>+Flash測試功能可在整個(gè)測試過程中同時(shí)滿足兩種測試條件,實(shí)現(xiàn)快速、完整的鋰離子電池絕緣質(zhì)量檢測解決方案,降低鋰離子電池起火的風(fēng)險(xiǎn)。