V primerjavi z drugimi cilindričnimi in kvadratnimi baterijami, fleksibilna embalažalitijeve baterijepostajajo vse bolj priljubljeni v uporabi zaradi prednosti prilagodljive velikosti in visoke energijske gostote. Testiranje kratkega stika je učinkovit način za ocenjevanje litijevih baterij s prilagodljivo embalažo. Ta članek analizira model okvare pri preskusu kratkega stika baterije, da ugotovi glavne dejavnike, ki vplivajo na okvaro kratkega stika; analizira model odpovedi z izvajanjem vzorčnega preverjanja pod različnimi pogoji in daje predloge za izboljšanje varnosti litijevih baterij s prilagodljivo embalažo.
Kratkostični izpad fleksibilnegapakiranje litijevih baterijobičajno vključuje uhajanje tekočine, suho pokanje, požar in eksplozijo. Do puščanja in suhega pokanja običajno pride na šibkem območju paketa z ušesi, kjer je suho pokanje aluminijastega paketa po preskusu jasno vidno; požar in eksplozija sta bolj nevarni varnostni proizvodni nesreči, vzrok pa je običajno burna reakcija elektrolita pod določenimi pogoji po suhem razpokanju aluminijaste plastike. Tako je v primerjavi s preskusom kratkega stika litijeve baterije s prilagodljivo embalažo stanje aluminijasto-plastične embalaže ključni dejavnik, ki vodi do okvare.
Pri preskusu kratkega stika je napetost odprtega tokokrogabaterijov trenutku pade na nič, medtem ko skozi tokokrog teče velik tok in nastane Joulova toplota. Velikost Joulove toplote je odvisna od treh dejavnikov: toka, upora in časa. Čeprav tok kratkega stika obstaja kratek čas, lahko zaradi visokega toka še vedno nastane velika količina toplote. Ta toplota se počasi sprosti v kratkem času (običajno nekaj minut) po kratkem stiku, kar povzroči povišanje temperature akumulatorja. S podaljševanjem časa se Joulova toplota v glavnem razprši v okolje in temperatura baterije začne padati. Tako se domneva, da se okvara baterije zaradi kratkega stika praviloma pojavi v trenutku kratkega stika in v relativno kratkem času po njem.
Pojav izbočenja plina se pogosto pojavi pri preskusu kratkega stika litijeve baterije s prožno embalažo, kar bi morali povzročiti naslednji razlogi. Prvi je nestabilnost elektrokemičnega sistema, to je oksidativni ali reduktivni razpad elektrolita, ki ga povzroči visok tok, ki teče skozi vmesnik med elektrodo in elektrolitom, plinski produkti pa se polnijo v aluminijsko-plastično embalažo. Izboklina proizvodnje plina, ki jo povzroči ta razlog, je bolj očitna v pogojih visoke temperature, ker je večja verjetnost, da se stranske reakcije pri razgradnji elektrolita pojavijo pri visokih temperaturah. Poleg tega, tudi če elektrolit ni podvržen stranskim reakcijam razgradnje, ga lahko delno upari Joulova toplota, zlasti za komponente elektrolita z nizkim parnim tlakom. Izboklina pri nastajanju plina, ki jo povzroči ta vzrok, je bolj občutljiva na temperaturo, tj. izboklina v bistvu izgine, ko temperatura celice pade na sobno temperaturo. Ne glede na vzrok za nastajanje plina pa bo povišan zračni tlak v bateriji med kratkim stikom poslabšal suho pokanje aluminijasto-plastične embalaže in povečal verjetnost okvare.
Na podlagi analize procesa in mehanizma odpovedi kratkega stika je varnost fleksibilne embalaže litijbaterijeje mogoče izboljšati z naslednjih vidikov: optimizacija elektrokemičnega sistema, zmanjšanje pozitivnega in negativnega upora ušesa in izboljšanje trdnosti aluminijasto-plastične embalaže. Optimizacijo elektrokemičnega sistema je mogoče izvesti iz različnih zornih kotov, kot so pozitivni in negativni aktivni materiali, razmerje med elektrodami in elektrolitom, da se izboljša sposobnost baterije, da prenese prehodne visoke tokove in kratkotrajno visoko vročino. Zmanjšanje upora na zavihku lahko zmanjša nastajanje in kopičenje Joulove toplote na tem območju ter znatno zmanjša vpliv toplote na šibko območje embalaže. Izboljšanje trdnosti aluminijasto-plastične embalaže je mogoče doseči z optimizacijo parametrov v procesu izdelave baterije, kar bistveno zmanjša pojav suhega pokanja, požara in eksplozije.
Čas objave: 13. aprila 2023