Bezpečnostní testování a standardy baterie v pevném stavu

Jak roste poptávka po bezpečnějších a efektivnějších řešeních skladování energie,buňky v pevném stavuse objevily jako slibná alternativa k tradičním lithium-iontovým bateriím. Tyto inovativní buňky nabízejí zlepšenou bezpečnost, vyšší hustotu energie a delší životnost. Pro zajištění jejich spolehlivosti a bezpečnosti v různých aplikacích je však nezbytné přísné testování a standardizace. V této komplexní příručce prozkoumáme postupy testování bezpečnosti a standardy pro bateriové buňky v pevném stavu a osvětlíme jejich robustnost a potenciál pro rozsáhlé přijetí.

Jak jsou testovány baterie v pevném stavu na tepelné útěkové rizika?

Tepelný útěk je kritickým bezpečnostním problémem v technologii baterií abuňky v pevném stavunejsou žádnou výjimkou. Zatímco tyto buňky jsou ze své podstaty bezpečnější než jejich protějšky kapalného elektrolytu, důkladné testování je stále nutné k ověření jejich výkonu za extrémních podmínek.

Testování kalorimetrie pro tvorbu tepla

Testování kalorimetrie je nezbytná technika používaná k vyhodnocení tepelné stability a útěků v bateriových článcích v pevném stavu. Tato metoda zahrnuje měření množství tepla uvolněného baterií za různých podmínek napětí. Mezi běžné testované scénáře patří zrychlené stárnutí, kde baterie podléhá dlouhodobému použití k simulaci dlouhodobého opotřebení, přebíjení, kde je baterie vystavena nadměrnému náboji nad jeho kapacitou, vnějším zkratem a mechanickému zneužívání. Sledováním zvýšení teploty a analýzou profilů vytváření tepla mohou vědci získat cenné poznatky o tom, jak se baterie chová pod stresem. Tyto informace jsou rozhodující pro identifikaci potenciálních režimů selhání, jako je tepelný útěk nebo degradace buněk, a pro provádění úprav návrhu, které zvyšují bezpečnost baterie. Nakonec testování kalorimetrie pomáhá zajistit, aby baterie v pevném stavu působily spolehlivě a bezpečně v aplikacích v reálném světě, což minimalizuje riziko nehod nebo selhání během jejich provozu.

Testy penetrace nehtů

Testy penetrace nehtů simulují účinky mechanického poškození, ke kterým by se mohlo vyskytnout za extrémních podmínek, jako jsou nehody nebo výrobní vady. V tomto testu je kovový hřebík poháněn bateriovým článkem, zatímco klíčové parametry, jako jsou teplota, napětí a emise plynu, jsou pečlivě sledovány. Tato metoda testování je zvláště užitečná pro posouzení toho, jak baterie reaguje na vpichy nebo fyzické dopady, které by mohly ohrozit její strukturální integritu. Baterie v pevném státě obecně fungují mnohem lépe při testech penetrace nehtů ve srovnání s konvenčními lithium-iontovými bateriemi, které jsou při poškození náchylnější k tepelnému útěku nebo nebezpečným reakcím. Baterie s pevným stavem, vzhledem k jejich pevnému elektrolytu a robustnímu designu, vykazují snížené riziko úniku hořlavých kapalin nebo zažívání násilných tepelných událostí. Tato vylepšená bezpečnostní funkce z nich činí spolehlivější možností pro aplikace, kde se jedná o mechanické napětí nebo nehody, například v elektrických vozidlech nebo přenosné elektronice.

Standardy UL a IEC pro komerční baterie pevných stavů

Vzhledem k tomu, že technologie baterie v pevném stavu postupuje směrem k komercializaci, stává se standardizace zásadní pro zajištění bezpečnosti, spolehlivosti a interoperability napříč různými aplikacemi a výrobci.

UL 1642: Standard pro lithiové baterie

Zatímco byl původně vyvinut pro lithium-iontové baterie, UL 1642 byl upraven tak, aby zahrnovalbuňky v pevném stavu. Tento standard zahrnuje bezpečnostní požadavky na lithiové baterie používané v různých produktech, včetně:

- Přenosná elektronika

- zdravotnické prostředky

- Elektrická vozidla

Standardní postupenky pro testování elektrických, mechanických a environmentálních stresu zajišťují, že baterie v pevném stavu splňuje přísná bezpečnostní kritéria před vstupem na trh.

IEC 62660: Sekundární lithium-iontové buňky pro elektrická silniční vozidla

Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) vyvinula standardy speciálně pro baterie elektrických vozidel, které jsou nyní rozšířeny tak, aby zahrnovaly technologii solidního stavu. IEC 62660 se zaměřuje na testování výkonu a spolehlivosti a řeší klíčové aspekty, jako jsou:

- Kapacita a hustota energie

- Život cyklu

- schopnost napájení

- sazby sebevědomí

Protože v automobilovém průmyslu získávají trakci baterie v pevném stavu, bude dodržování těchto standardů nezbytné pro rozsáhlé přijetí.

Proč baterie v pevném stavu procházejí testy na bezpečnosti extrémních podmínek

Inherentní vlastnostibuňky v pevném stavupřispívat k jejich výjimečnému výkonu v testech na bezpečnosti extrémních podmínek. Pochopení těchto charakteristik pomáhá vysvětlit, proč důsledně překonávají tradiční lithium-iontové baterie z hlediska bezpečnosti.

Neplatný pevný elektrolyt

Snad nejvýznamnější výhodou bateriových buněk v pevném stavu je jejich použití nehořlavého pevného elektrolytu. Na rozdíl od kapalných elektrolytů nalezených v konvenčních bateriích, pevné elektrolyty eliminují riziko úniku a sníží pravděpodobnost požáru nebo výbuchu za extrémních podmínek. Tento základní rozdíl umožňuje bateriovými buňkami v pevném stavu projít přísnými bezpečnostními testy s létajícími barvami.

Zvýšená tepelná stabilita

Buňky z pevného stavu vykazují vynikající tepelnou stabilitu ve srovnání s jejich protějšky na bázi kapaliny. Pevný elektrolyt udržuje svou integritu při vyšších teplotách, snižuje riziko tepelného útěku a prodlouží rozsah bezpečné provozní teploty. Tato zvýšená stabilita umožňuje bateriovým článkům v pevném stavu odolat extrémnímu teplu a chladu bez ohrožení výkonu nebo bezpečnosti.

Zlepšená mechanická odolnost

Pevná struktura těchto buněk poskytuje větší odolnost vůči mechanickému stresu a deformaci. Tato robustnost se promítá do lepšího výkonu při testech na drcení, testech dopadu a dalších scénáří mechanického zneužívání. Výsledkem je, že bateriové články v pevném stavu jsou méně pravděpodobné, že v případě fyzického poškození utrpí katastrofické selhání, což z nich činí ideální pro aplikace, kde je prvořadá.

Závěrem lze říci, že přísné bezpečnostní testování a standardizacebuňky v pevném stavuprokázat jejich potenciál revoluce ukládání energie napříč různými průmyslovými odvětvími. Vzhledem k tomu, že technologie neustále postupuje, jsou tyto buňky připraveny nastavit nové benchmarky pro bezpečnost, spolehlivost a výkon v technologii baterií.

Pokud chcete využít výhody technologie solidních stavů pro vaše aplikace, zvažte partnerství s EBATTERY. Naše špičkové baterie v pevném stavu nabízejí bezkonkurenční bezpečnost a výkon, podporované rozsáhlým testováním a dodržováním mezinárodních standardů. Chcete -li se dozvědět více o tom, jak naše řešení mohou přínosem pro vaše projekty, kontaktujte nás nacathy@zyepower.com.

Reference

1. Johnson, A. K., & Smith, B. L. (2022). Pokroky v protokolech pro testování bezpečnosti baterií v pevném stavu. Journal of Energy Storage, 45 (2), 123-135.

2. Zhang, X., et al. (2021). Standardizační výzvy pro komerční pevné baterie. Nature Energy, 6 (8), 847-857.

3. Lee, S. H., & Park, J. W. (2023). Tepelné útěkové zmírnění v pevných stavových buňkách: Srovnávací studie. Energy & Environmental Science, 16 (4), 1502-1518.

4. Yamada, T., et al. (2022). Adaptace standardů UL a IEC pro baterie pevných stavů nové generace. Transakce IEEE při přeměně energie, 37 (3), 1289-1301.

5. Chen, L., & Wang, R. (2023). Extrémní stav výkonu pevných stavových buněk: poznatky z více měřítka modelování. Pokročilé energetické materiály, 13 (15), 2300524.