Los paquetes de baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) son ampliamente reconocidos por su excelente estabilidad térmica y estructural, pero el Cortocircuito de LiFePO4 Sigue siendo un problema por resolver en los fabricantes de baterías LiFePO4. A pesar de su reputación de seguridad, existe la posibilidad de que se produzcan cortocircuitos dentro de los paquetes de baterías LiFePO4. Este blog profundiza en el análisis de los cortocircuitos de LiFePO4, explorando las causas subyacentes.
¿Cuáles son las posibles causas de los cortocircuitos de LiFePO4?
El cortocircuito en una batería de fosfato de hierro y litio puede ser causado por un solo factor o por la interacción de múltiples factores.
¿Qué es el "microcortocircuito" en la batería LiFePO4?
Un cortocircuito de una batería LiFePO4 se refiere a una situación en la que el separador entre los electrodos positivo y negativo se ve comprometido, ya sea debido a partículas de polvo que lo perforan o a materiales del separador de baja calidad que provocan una reducción del área de superficie o daños. Provoca una conexión anormal entre los terminales positivo y negativo de la batería a través de un conductor, provocando un microcortocircuito dentro de la celda individual. Este es el microcortocircuito.
Un paquete de baterías está compuesto por celdas LiFePO4 que se conectan en serie o en paralelo. Cuando una celda lifepo4 sufre un microcortocircuito, consume energía continuamente durante la carga y descarga, incluso durante el almacenamiento. Continúe con el siguiente paso, afecta el rendimiento general de la batería.
¿Cómo juzgar el “microcortocircuito” de la batería?
Carga lenta-CMBEl laboratorio de 's descubrió que cuando se produce un microcortocircuito en una de las celdas del paquete de baterías, el paquete de baterías aún puede cargarse y descargarse normalmente, porque el microcortocircuito provocó desequilibrios dentro del paquete de baterías y afectó su rendimiento general. entonces, en comparación con la batería lifepo4 sin ningún problema, la batería con un microcortocircuito se cargará lentamente.
Las baterías de litio en el uso a largo plazo del proceso de envejecimiento, el microcortocircuito es una de las características del envejecimiento, que no se puede detectar rápidamente y provocará un cortocircuito interno y el deterioro de la situación del cortocircuito interno. Suele ir acompañado de un aumento de la tasa de autodescarga y de calor, lo que provoca una fuga térmica y provoca un accidente de seguridad.
Aunque el microcortocircuito conducirá inevitablemente a una carga lenta de la batería, la carga lenta de la batería no se debe necesariamente al microcortocircuito, porque hay muchas razones para la carga lenta de la batería.
¿Cómo reducir el riesgo de microcortocircuitos en su batería? CMB es un profesional Fabricante de baterías LiFePO4, que puede proporcionarle soluciones profesionales de paquetes de baterías para reducir los microcortocircuitos.
Prueba de microcortocircuito de celdas de batería LiFePO4
De hecho, garantizar la seguridad de las baterías de litio es primordial, y varias normas de seguridad internacionales incluyen métodos de prueba simulados para evaluar los cortocircuitos internos. A continuación se muestran algunos métodos de prueba comunes diseñados para simular cortocircuitos internos en baterías de litio:
- Método de extrusión de placas
La prueba de extrusión es un método común para simular microcortocircuitos internos y está incluida en la mayoría de los estándares de seguridad de baterías. Sin embargo, existen diferencias significativas en los métodos de extrusión, como la extrusión de placa plana y la extrusión cilíndrica. El último estándar IEC62660-2:2010 incorpora las ventajas de varios métodos como extrusión de placa plana, extrusión cilíndrica, punción con aguja, impacto fuerte y relleno metálico para crear un método de prueba integral. En el proceso de revisión de la norma GJB2374A de China, considerando que algunas baterías no pueden someterse a extrusión utilizando el método de placa plana o que el método de extrusión cilíndrica carece de criterios claros para la aparición de microcortocircuitos, se proporcionan múltiples opciones de extrusión cilíndrica y de placa plana basadas en de las condiciones reales de la batería. El cambio repentino de voltaje en la batería se considera un indicador de la aparición de fenómenos de microcortocircuito, lo cual generalmente es razonable.
- Punción con aguja
La prueba de punción con aguja consiste en insertar una aguja de metal en la batería, lo que provoca directamente un cortocircuito entre los terminales positivo y negativo. Esta prueba es demasiado agresiva y no simula eficazmente situaciones de microcortocircuito interno. Normalmente, se descubren intensos cortocircuitos internos durante la proceso de fabricación. El método de prueba de punción con aguja se utilizó en la versión de 1995 de la norma estadounidense UL1642, pero se eliminó en versiones posteriores. El próximo estándar UL2580 puede adoptar una punción con aguja roma más suave para simular microcortocircuitos internos, lo que se acerca más a los escenarios de microcortocircuitos del mundo real.
- Cañonazo
La prueba de disparo consiste en colocar la batería a una distancia mayor a 25 metros y dispararle con un arma de fuego para crear un cortocircuito interno. Este método se desarrolló para GJB2374, un estándar especial en China, y normalmente no se incluye en los estándares generales.
- Impacto pesado
La prueba de impacto fuerte es un método que simula cortocircuitos internos colocando una varilla de metal sobre la batería y usando un objeto pesado para golpear la varilla de metal. Esto provoca la deformación de la carcasa de la batería y crea un cortocircuito interno. Al igual que el método de extrusión, este enfoque también presenta un problema de desequilibrio que puede perjudicar a las baterías con carcasas delgadas. Sin embargo, las baterías con carcasas más delgadas tienden a ser más seguras en caso de cortocircuito interno.
- Método de vertedero metálico
Los estándares JIS de Japón y los estándares de la NASA en los Estados Unidos utilizan el método del vertedero metálico mediante la inserción previa de pequeñas piezas de metal en celdas de batería individuales para perforar el separador. Este método examina directamente la seguridad de las baterías de litio en condiciones de cortocircuito interno. Sin embargo, este método conlleva riesgos importantes y es preferible emplear operaciones robóticas.
Los métodos de prueba tienen como objetivo evaluar el rendimiento de seguridad y la respuesta de las baterías mediante la simulación de diversas situaciones de cortocircuito que pueden encontrar. Estas pruebas están diseñadas para garantizar que las baterías de litio permanezcan seguras bajo una variedad de tensiones y accidentes y que se puedan prevenir accidentes graves como fugas térmicas, incendios o explosiones.
Métodos de control de peligros del cortocircuito de LiFePO4
La prevención de los riesgos de microcortocircuitos internos en las baterías de litio debe abordarse a través de varios aspectos, incluido el diseño individual de las celdas lifepo4, la selección de materiales y el control ambiental del proceso. Además, para minimizar el impacto de los cortocircuitos internos en celdas individuales de LiFePO4 y evitar reacciones en cadena, se deben seguir algunas instrucciones en el diseño de paquetes de baterías de iones de litio personalizados. :
- Proceso de aislamiento de sobrecalentamiento de celda individual lifepo4
El proceso de aislamiento de sobrecalentamiento de la celda individual lifepo4 hace que la carga/descarga forzada del paquete de baterías pierda eficacia cuando se produce un cortocircuito interno o un impacto externo. También evita que las altas temperaturas, las llamas y las explosiones de la celda individual defectuosa provoquen reacciones en cadena en las celdas individuales adyacentes, sirviendo así como mecanismo de bloqueo.
- Conexiones individuales de células lifepo4
El desprendimiento o la soldadura deficiente de las conexiones eléctricas (como cables, correas de níquel y tornillos fijos) entre celdas individuales en el paquete de baterías puede generar una alta resistencia local, causando altas temperaturas en el área de desprendimiento y dando lugar a cortocircuitos internos en celdas individuales cercanas.
- Minimizar la energía de las células lifepo4 individuales.
Cuanto mayor sea la energía de una celda lifepo4 individual y menor sea la cantidad de celdas lifepo4 en serie y en paralelo, la batería lifepo4 personalizada será más confiable. Sin embargo, si la energía de una celda individual es demasiado grande, el daño al paquete de baterías después de una reacción incontrolada es mayor. Por lo tanto, es crucial seleccionar un diseño energético apropiado para las células lifepo4 individuales.
- Conexión en serie y paralelo de células lifepo4 individuales.
El método de conexión en serie y en paralelo y el número de celdas individuales también tienen un impacto significativo en los cortocircuitos internos. Por ejemplo, la conexión en serie puede provocar la descarga forzada de una celda lifepo4 individual específica, mientras que la conexión en paralelo puede provocar la carga forzada de una celda individual específica, lo cual puede resultar en una presión interna y corriente excesivas en las celdas individuales. provocando cortocircuitos internos.
- Control de temperatura
Es necesario un sistema de control de temperatura para mantener la temperatura de las celdas individuales y el paquete de baterías debe funcionar a un rango de temperatura razonable para garantizar la seguridad. Las tecnologías de monitoreo de temperatura incluyen enfriamiento por aire, enfriamiento por agua y enfriamiento por aceite.
En conclusión, comprender las causas de los cortocircuitos de los paquetes de baterías LiFePO4 e implementar medidas preventivas mejora la seguridad asociada a las baterías y mitiga los riesgos potenciales. CM Baterías, como profesional Fabricante de baterías LiFePO4, se enfoca en brindar soluciones personalizadas con calidad y rendimiento confiables.
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