Em comparação com outras baterias cilíndricas e quadradas, embalagens flexíveisbaterias de lítioestão se tornando cada vez mais populares devido às vantagens do design de tamanho flexível e alta densidade de energia. O teste de curto-circuito é uma forma eficaz de avaliar baterias de lítio de embalagens flexíveis. Este artigo analisa o modelo de falha do teste de curto-circuito da bateria para descobrir os principais fatores que afetam a falha do curto-circuito; analisa o modelo de falha realizando exemplos de verificação sob diferentes condições e apresenta propostas para melhorar a segurança de baterias de lítio de embalagens flexíveis.
Falha de curto-circuito do flexívelembalagem de baterias de lítiogeralmente inclui vazamento de líquido, rachaduras secas, incêndio e explosão. Vazamento e rachaduras a seco geralmente ocorrem na área fraca da embalagem de alças, onde a rachadura a seco da embalagem de alumínio pode ser claramente vista após o teste; incêndio e explosão são acidentes de produção de segurança mais perigosos, e a causa geralmente é uma reação violenta do eletrólito sob certas condições após a rachadura a seco do plástico de alumínio. Assim, em comparação com o teste de curto-circuito da bateria de lítio de embalagem flexível, a condição da embalagem de alumínio-plástico é o principal fator que leva à falha.
Em um teste de curto-circuito, a tensão de circuito aberto dobateriacai instantaneamente para zero, enquanto uma grande corrente passa pelo circuito e o calor Joule é gerado. A magnitude do calor Joule depende de três fatores: corrente, resistência e tempo. Embora a corrente de curto-circuito exista por um curto período de tempo, uma grande quantidade de calor ainda pode ser gerada devido à alta corrente. Este calor é liberado lentamente em um curto período de tempo (geralmente alguns minutos) após o curto-circuito, resultando em um aumento na temperatura da bateria. À medida que o tempo aumenta, o calor Joule é principalmente dissipado no ambiente e a temperatura da bateria começa a cair. Assim, presume-se que a falha de curto-circuito da bateria geralmente ocorre no momento do curto-circuito e num período de tempo relativamente curto depois disso.
O fenômeno de abaulamento de gás ocorre frequentemente no teste de curto-circuito de baterias de lítio de embalagens flexíveis, o que deve ser causado pelos seguintes motivos. A primeira é a instabilidade do sistema eletroquímico, ou seja, a decomposição oxidativa ou redutiva do eletrólito causada pela alta corrente que passa pela interface entre o eletrodo e o eletrólito, e os produtos gasosos são preenchidos na embalagem de alumínio-plástico. O aumento da produção de gás causado por esse motivo é mais óbvio em condições de alta temperatura, porque as reações colaterais de decomposição do eletrólito são mais prováveis de ocorrer em altas temperaturas. Além disso, mesmo que o eletrólito não sofra reações secundárias de decomposição, ele pode ser parcialmente vaporizado pelo calor Joule, especialmente para componentes eletrolíticos com baixa pressão de vapor. A protuberância de produção de gás causada por esta causa é mais sensível à temperatura, ou seja, a protuberância basicamente desaparece quando a temperatura da célula cai para a temperatura ambiente. No entanto, independentemente da causa da produção de gás, a elevada pressão do ar dentro da bateria durante o curto-circuito agravará a fissuração a seco da embalagem de alumínio-plástico e aumentará a probabilidade de falha.
Com base na análise do processo e mecanismo de falha de curto-circuito, a segurança das embalagens flexíveis de lítiobateriaspode ser melhorado nos seguintes aspectos: otimização do sistema eletroquímico, redução da resistência positiva e negativa da orelha e melhoria da resistência da embalagem alumínio-plástico. A otimização do sistema eletroquímico pode ser realizada de vários ângulos, como materiais ativos positivos e negativos, proporção de eletrodo e eletrólito, de modo a melhorar a capacidade da bateria de suportar alta corrente transitória e alto calor de curto prazo. A redução da resistência do ressalto pode reduzir a geração e acumulação de calor Joule nesta área e reduzir significativamente o impacto do calor na área fraca da embalagem. Melhorar a resistência da embalagem de alumínio-plástico pode ser alcançado otimizando os parâmetros no processo de fabricação da bateria, reduzindo significativamente a ocorrência de rachaduras a seco, incêndio e explosão.
Horário da postagem: 13 de abril de 2023