Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) Akkupacks sind weithin für ihre ausgezeichnete thermische und strukturelle Stabilität bekannt, aber die LiFePO4 Kurzschluss ist bei den Herstellern von LiFePO4-Akkupacks immer noch ein zu lösendes Problem. Trotz ihres Rufs als sicher besteht bei LiFePO4-Akkupacks die Gefahr von Kurzschlüssen. Dieser Blog befasst sich mit der Analyse von LiFePO4-Kurzschlüssen und untersucht die zugrunde liegenden Ursachen.
Was sind die möglichen Ursachen für Kurzschlüsse bei LiFePO4?
Der Kurzschluss in einem Lithium-Eisenphosphat-Akkupack kann durch einen einzelnen Faktor oder das Zusammenspiel mehrerer Faktoren verursacht werden.
Was ist der „Mikrokurzschluss“ in der LiFePO4-Batterie?
Ein Kurzschluss einer LiFePO4-Batterie bezieht sich auf eine Situation, in der der Separator zwischen den positiven und negativen Elektroden beschädigt ist, entweder durch eindringende Staubpartikel oder durch minderwertige Separatormaterialien, die zu einer verringerten Oberfläche oder Beschädigung führen. Es entsteht eine anormale Verbindung zwischen den positiven und negativen Anschlüssen der Batterie durch einen Leiter, was zu einem Mikrokurzschluss innerhalb der einzelnen Zelle führt. Dies ist der Mikrokurzschluss.
Ein Akku besteht aus in Reihe oder parallel geschalteten LiFePO4-Zellen. Wenn eine Lifepo4-Zelle einen Mikrokurzschluss erleidet, verbraucht sie beim Laden und Entladen kontinuierlich Energie, auch während der Lagerung. Fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort. Dieser wirkt sich auf die Gesamtleistung des Akkus aus.
Wie beurteilt man den „Mikrokurzschluss“ der Batterie?
Laden langsam-CMBDas Labor von hat herausgefunden, dass sich der Akku bei einem Mikrokurzschluss in einer der Zellen des Akkupacks immer noch normal laden und entladen lässt, weil der Mikrokurzschluss ein Ungleichgewicht im Akkupack verursacht und seine Gesamtleistung beeinträchtigt. Im Vergleich zum problemlosen Lifepo4-Akkupack lädt sich der Akkupack mit einem Mikrokurzschluss also langsamer auf.
Bei Lithiumbatterien kommt es bei längerem Gebrauch zu einem Alterungsprozess. Mikrokurzschlüsse sind ein Alterungsmerkmal und können nicht sofort erkannt werden. Sie führen zu internen Kurzschlüssen. Eine Verschlechterung der internen Kurzschlüsse geht normalerweise mit einer Zunahme der Selbstentladung und der Hitze einher, was zu einem thermischen Durchgehen und damit zu Sicherheitsunfällen führen kann.
Obwohl ein Mikrokurzschluss zwangsläufig zu einer langsamen Aufladung des Akkupacks führt, ist die langsame Aufladung des Akkupacks nicht zwangsläufig auf den Mikrokurzschluss zurückzuführen, da es viele Gründe für die langsame Aufladung des Akkupacks gibt.
Wie verringern Sie das Risiko von Mikrokurzschlüssen in Ihrem Akkupack? CMB ist ein professionelles Hersteller von LiFePO4-Akkupacks, das Ihnen professionelle Akkupack-Lösungen zur Reduzierung von Mikrokurzschlüssen bieten kann.
Prüfung auf Mikrokurzschluss von LiFePO4-Batteriezellen
Tatsächlich ist die Gewährleistung der Sicherheit von Lithiumbatterien von größter Bedeutung, und verschiedene internationale Sicherheitsstandards umfassen simulierte Testmethoden zur Bewertung interner Kurzschlüsse. Hier sind einige gängige Testmethoden zur Simulation interner Kurzschlüsse in Lithiumbatterien:
- Plattenextrusionsverfahren
Der Extrusionstest ist eine gängige Methode zur Simulation interner Mikrokurzschlüsse und in den meisten Sicherheitsstandards für Batterien enthalten. Es gibt jedoch erhebliche Unterschiede bei den Extrusionsverfahren, wie z. B. der Flachplattenextrusion und der Zylinderextrusion. Die neueste Norm IEC62660-2:2010 vereint die Vorteile verschiedener Methoden wie Flachplattenextrusion, zylindrische Extrusion, Nadeleinstich, starke Stöße und metallische Deponierung, um eine umfassende Testmethode zu schaffen. Im Überarbeitungsprozess der chinesischen Norm GJB2374A werden angesichts der Tatsache, dass einige Batterien nicht mit der Flachplatten-Methode extrudiert werden können oder dass es bei der zylindrischen Extrusionsmethode klare Kriterien für das Auftreten von Mikrokurzschlüssen mangelt, mehrere Optionen für die Flachplatten- und zylindrische Extrusion bereitgestellt abhängig vom tatsächlichen Batteriezustand. Die plötzliche Spannungsänderung in der Batterie gilt als Indikator für das Auftreten von Mikrokurzschlussphänomenen, was im Allgemeinen sinnvoll ist.
- Nadelpunktion
Beim Nadelstichtest wird eine Metallnadel in die Batterie eingeführt, wodurch direkt ein Kurzschluss zwischen Plus- und Minuspol entsteht. Dieser Test ist zu aggressiv und simuliert interne Mikrokurzschlusssituationen nicht effektiv. Typischerweise werden dabei starke interne Kurzschlüsse entdeckt Herstellungsverfahren. Die Nadelstichtestmethode wurde in der Version des amerikanischen UL1995-Standards von 1642 verwendet, wurde jedoch in nachfolgenden Versionen entfernt. Der kommende UL2580-Standard könnte einen milderen stumpfen Nadeleinstich einführen, um interne Mikrokurzschlüsse zu simulieren, was den realen Mikrokurzschlussszenarien näher kommt.
- Schuss
Beim Schusstest wird die Batterie in einer Entfernung von mehr als 25 Metern platziert und mit einer Schusswaffe beschossen, um einen internen Kurzschluss zu erzeugen. Diese Methode wurde für GJB2374, einen speziellen Standard in China, entwickelt und ist normalerweise nicht in allgemeinen Standards enthalten.
- Starker Aufprall
Der Heavy Impact Test ist eine Methode, die interne Kurzschlüsse simuliert, indem ein Metallstab über der Batterie platziert und mit einem schweren Gegenstand auf den Metallstab geschlagen wird. Dies führt zu einer Verformung des Batteriegehäuses und zu einem internen Kurzschluss. Ähnlich wie bei der Extrusionsmethode stellt dieser Ansatz auch ein Ungleichgewichtsproblem dar, bei dem Batterien mit dünnem Gehäuse möglicherweise im Nachteil sind. Allerdings sind Akkus mit dünnerem Gehäuse im Falle eines internen Kurzschlusses tendenziell sicherer.
- Metalldeponie-Methode
Die japanischen JIS-Standards und die NASA-Standards in den USA verwenden die Metalldeponiemethode, bei der kleine Metallstücke vorab in einzelne Batteriezellen eingebracht werden, um den Separator zu durchstechen. Mit dieser Methode wird die Sicherheit von Lithiumbatterien unter internen Kurzschlussbedingungen direkt geprüft. Diese Methode birgt jedoch erhebliche Risiken, und es ist vorzuziehen, Roboteroperationen einzusetzen.
Die Testmethoden zielen darauf ab, die Sicherheitsleistung und Reaktion von Batterien zu bewerten, indem sie verschiedene Kurzschlusssituationen simulieren, denen sie begegnen können. Diese Tests sollen sicherstellen, dass Lithiumbatterien unter verschiedenen Belastungen und Unfällen sicher bleiben und schwere Unfälle wie thermisches Durchgehen, Feuer oder Explosion verhindert werden können.
Methoden zur Gefahrenkontrolle bei LiFePO4-Kurzschlüssen
Die Vermeidung interner Mikrokurzschlussgefahren in Lithiumbatterien muss durch verschiedene Aspekte angegangen werden, darunter das Design einzelner Lifepo4-Zellen, die Materialauswahl und die Kontrolle der Umweltprozesse. Um die Auswirkungen interner Kurzschlüsse in einzelnen LiFePO4-Zellen zu minimieren und Kettenreaktionen zu verhindern, müssen außerdem einige Anweisungen bei der Konstruktion von befolgt werden. XNUMX-Zellen bei individuellen Lithium-Ionen-Batteriepacks zunimmt.:
- Überhitzungsisolationsprozess einzelner Lifepo4-Zellen
Der Überhitzungsisolationsprozess der einzelnen Lifepo4-Zellen führt dazu, dass die Ladung/Zwangsentladung des Akkus an Wirksamkeit verliert, wenn ein interner Kurzschluss oder ein äußerer Aufprall auftritt. Es verhindert außerdem, dass hohe Temperaturen, Flammen und Explosionen der ausgefallenen Einzelzelle zu Kettenreaktionen benachbarter Einzelzellen führen und somit als Blockiermechanismus dienen.
- Individuelle Lifepo4-Zellverbindungen
Das Ablösen oder schlechte Löten von elektrischen Verbindungen (wie Drähten, Nickelbändern und Feste Schrauben) zwischen den einzelnen Zellen im Batteriepack können hohe lokale Widerstände entstehen, die zu hohen Temperaturen im Ablösebereich führen und so zu internen Kurzschlüssen in benachbarten Einzelzellen führen können.
- Minimierung der Energie einzelner Lifepo4-Zellen
Je größer die Energie einer einzelnen Lifepo4-Zelle und je geringer die Anzahl der in Reihe und parallel geschalteten Lifepo4-Zellen, desto zuverlässiger ist die benutzerdefinierte Lifepo4-Batterie. Wenn jedoch die Energie einer einzelnen Zelle zu groß ist, ist der Schaden am Batteriepack nach einer unkontrollierten Reaktion größer. Daher ist die Auswahl eines geeigneten Energiedesigns für einzelne Lifepo4-Zellen von entscheidender Bedeutung.
- Reihen- und Parallelschaltung einzelner Lifepo4-Zellen
Auch die Art der Reihen- und Parallelschaltung sowie die Anzahl der Einzelzellen haben einen erheblichen Einfluss auf interne Kurzschlüsse. Beispielsweise kann die Reihenschaltung zur Zwangsentladung einer bestimmten einzelnen Lifepo4-Zelle führen, während die Parallelschaltung zur Zwangsladung einer bestimmten Einzelzelle führen kann, was beides zu einem übermäßigen Innendruck und Strom in einzelnen Zellen führen kann. was zu internen Kurzschlüssen führen kann.
- Temperaturkontrolle
Um die Temperatur einzelner Zellen aufrechtzuerhalten, ist ein Temperaturkontrollsystem erforderlich, und der Akku sollte zur Gewährleistung der Sicherheit in einem angemessenen Temperaturbereich arbeiten. Zu den Temperaturüberwachungstechnologien gehören Luftkühlung, Wasserkühlung und Ölkühlung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verständnis der Ursachen von Kurzschlüssen bei LiFePO4-Akkupacks und die Umsetzung von Präventivmaßnahmen die Sicherheit der Batterien erhöht und potenzielle Risiken mindert. CM Batteries ist ein professioneller Hersteller von LiFePO4-Akkupacks, konzentriert sich auf die Bereitstellung maßgeschneiderter Lösungen mit zuverlässiger Qualität und Leistung.
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