So với các loại pin hình trụ và hình vuông khác, bao bì linh hoạtpin lithiumđang ngày càng được sử dụng phổ biến nhờ ưu điểm thiết kế kích thước linh hoạt và mật độ năng lượng cao. Thử nghiệm ngắn mạch là một cách hiệu quả để đánh giá pin lithium đóng gói linh hoạt. Bài viết này phân tích mô hình hư hỏng của thử nghiệm đoản mạch ắc quy để tìm ra các yếu tố chính ảnh hưởng đến hỏng hóc ngắn mạch; phân tích mô hình lỗi bằng cách tiến hành xác minh ví dụ trong các điều kiện khác nhau và đưa ra các đề xuất nhằm cải thiện độ an toàn của pin lithium đóng gói linh hoạt.
Sự cố ngắn mạch của linh hoạtđóng gói pin lithiumthường bao gồm rò rỉ chất lỏng, nứt khô, cháy nổ. Rò rỉ và nứt khô thường xảy ra ở khu vực yếu của gói vấu, nơi có thể thấy rõ vết nứt khô của gói nhôm sau khi thử; cháy nổ là những tai nạn sản xuất an toàn nguy hiểm hơn và nguyên nhân thường là do phản ứng dữ dội của chất điện phân trong một số điều kiện nhất định sau khi nhựa nhôm bị nứt khô. Như vậy, so với thử nghiệm ngắn mạch của pin lithium đóng gói linh hoạt, tình trạng của gói nhôm-nhựa là yếu tố chính dẫn đến hỏng hóc.
Trong thử nghiệm ngắn mạch, điện áp hở mạch củaắc quyngay lập tức giảm xuống 0, trong khi một dòng điện lớn chạy qua mạch và sinh ra nhiệt Joule. Độ lớn của nhiệt Joule phụ thuộc vào ba yếu tố: dòng điện, điện trở và thời gian. Mặc dù dòng điện ngắn mạch tồn tại trong thời gian ngắn nhưng vẫn có thể tạo ra một lượng nhiệt lớn do dòng điện cao. Lượng nhiệt này được giải phóng từ từ trong một khoảng thời gian ngắn (thường là vài phút) sau khi xảy ra đoản mạch, dẫn đến nhiệt độ của pin tăng lên. Khi thời gian tăng lên, nhiệt Joule chủ yếu bị tiêu tán ra môi trường và nhiệt độ của pin bắt đầu giảm xuống. Vì vậy, người ta cho rằng sự cố đoản mạch của pin thường xảy ra tại thời điểm đoản mạch và trong một khoảng thời gian tương đối ngắn sau đó.
Hiện tượng phồng khí thường xảy ra trong thử nghiệm đoản mạch của pin lithium đóng gói linh hoạt, nguyên nhân có thể do những nguyên nhân sau. Đầu tiên là sự mất ổn định của hệ thống điện hóa, tức là sự phân hủy oxy hóa hoặc khử của chất điện phân do dòng điện cao đi qua giao diện giữa điện cực và chất điện phân, và các sản phẩm khí được chứa trong gói nhôm-nhựa. Lý do này gây ra hiện tượng phồng sản xuất khí rõ ràng hơn trong điều kiện nhiệt độ cao, vì các phản ứng phụ phân hủy chất điện phân dễ xảy ra hơn ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, ngay cả khi chất điện phân không trải qua các phản ứng phụ phân hủy, nó vẫn có thể bị bay hơi một phần bởi nhiệt Joule, đặc biệt đối với các thành phần chất điện phân có áp suất hơi thấp. Sự phình ra do nguyên nhân này gây ra nhạy cảm hơn với nhiệt độ, tức là về cơ bản, sự phình ra biến mất khi nhiệt độ tế bào giảm xuống nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, bất kể nguyên nhân tạo ra khí là gì, áp suất không khí tăng cao bên trong pin khi đoản mạch sẽ làm trầm trọng thêm tình trạng nứt khô của gói nhôm-nhựa và tăng khả năng hỏng hóc.
Dựa trên phân tích quy trình và cơ chế xảy ra sự cố ngắn mạch, độ an toàn của lithium đóng gói linh hoạtpincó thể được cải thiện từ các khía cạnh sau: tối ưu hóa hệ thống điện hóa, giảm điện trở âm và dương của tai và nâng cao độ bền của gói nhôm-nhựa. Việc tối ưu hóa hệ thống điện hóa có thể được thực hiện từ nhiều góc độ khác nhau, chẳng hạn như vật liệu hoạt động tích cực và tiêu cực, tỷ lệ điện cực và chất điện phân, để cải thiện khả năng chịu được dòng điện cao nhất thời và nhiệt độ cao trong thời gian ngắn của pin. Việc giảm điện trở của vấu có thể làm giảm sự sinh và tích tụ nhiệt Joule ở khu vực này và giảm đáng kể tác động nhiệt lên vùng yếu của gói hàng. Việc cải thiện độ bền của gói nhôm-nhựa có thể đạt được bằng cách tối ưu hóa các thông số trong quy trình sản xuất pin, giảm đáng kể tình trạng nứt khô, cháy nổ.
Thời gian đăng: 13-04-2023