Varnostno testiranje in standardi baterijskih celic v trdnem stanju

Ko povpraševanje po varnejših in učinkovitejših rešitvah za shranjevanje energije raste,Baterijske celice v trdnem stanjuso se pojavile kot obetavna alternativa tradicionalnim litij-ionskim baterijam. Te inovativne celice nudijo izboljšano varnost, večjo gostoto energije in daljšo življenjsko dobo. Za zagotovitev njihove zanesljivosti in varnosti v različnih aplikacijah pa sta bistvena strogo testiranje in standardizacija. V tem obsežnem priročniku bomo raziskali postopke in standarde za baterijske celice v trdnem stanju, pri čemer bomo osvetlili njihovo robustnost in potencial za široko sprejetje.

Kako se testirajo baterijske celice v trdnem stanju na toplotna tveganja?

Termalna bega je ključna varnostna skrb pri tehnologiji baterij inBaterijske celice v trdnem stanjuniso izjema. Medtem ko so te celice same po sebi varnejše kot njihovi tekoči elektrolitni kolegi, je še vedno potrebno temeljito testiranje, da se njihova učinkovitost potrdi v ekstremnih pogojih.

Testiranje kalorimetrije za nastajanje toplote

Testiranje kalorimetrije je bistvena tehnika, ki se uporablja za oceno toplotne stabilnosti in pobegnih tveganj v baterijskih celicah v trdnem stanju. Ta metoda vključuje merjenje količine toplote, ki jo baterija sprosti v različnih stresnih pogojih. Običajni preizkušeni scenariji vključujejo pospešeno staranje, pri čemer se akumulator podvrže dolgoročni uporabi za simulacijo dolgoročne obrabe, prekomerno polnjenje, kjer je baterija podvržena prekomernemu naboju, ki presega njegovo zmogljivost, zunanja kratka vezja in mehanske zlorabe. S spremljanjem dviga temperature in analizo profilov za nastajanje toplote lahko raziskovalci dobijo dragocen vpogled v to, kako se baterija obnaša pod stresom. Te informacije so ključne za prepoznavanje potencialnih načinov odpovedi, kot sta toplotno pobeg ali razgradnja celic, in za prilagoditev oblikovanja, ki povečujejo varnost baterije. Navsezadnje testiranje kalorimetrije pomaga zagotoviti, da baterije v trdnih stanju izvajajo zanesljivo in varno v aplikacijah v resničnem svetu, kar zmanjšuje tveganje nesreč ali okvare med delovanjem.

Preskusi penetracije nohtov

Preskusi penetracije nohtov simulirajo učinke mehanskih poškodb, ki bi se lahko pojavile v ekstremnih pogojih, kot so nesreče ali proizvodne napake. V tem testu se skozi baterijsko celico poganja kovinski žebelj, medtem ko se ključni parametri, kot so temperatura, napetost in emisije plina, skrbno spremljajo. Ta metoda testiranja je še posebej uporabna za oceno, kako se baterija odziva na preboje ali fizične vplive, ki bi lahko ogrozili njegovo strukturno celovitost. Baterije v trdnem stanju na splošno delujejo veliko bolje pri preskusih penetracije nohtov v primerjavi z običajnimi litij-ionskimi baterijami, ki so bolj nagnjene k toplotnim begam ali nevarnim reakcijam, kadar se poškodujejo. Trdne baterije zaradi trdnega elektrolita in močnega dizajna kažejo na zmanjšano tveganje za puščanje vnetljivih tekočin ali doživljanja nasilnih toplotnih dogodkov. Ta izboljšana varnostna funkcija je bolj zanesljiva možnost za aplikacije, kjer skrbijo mehanske napetosti ali nesreče, na primer v električnih vozilih ali prenosni elektroniki.

Standardi UL & IEC za komercialne baterije v trdnih državnih celicah

Ko tehnologija baterijskih baterij napreduje v smeri komercializacije, je standardizacija ključnega pomena za zagotavljanje varnosti, zanesljivosti in interoperabilnosti v različnih aplikacijah in proizvajalcih.

UL 1642: Standard za litijeve baterije

Medtem ko je bil prvotno razvit za litij-ionske baterije, je bil UL 1642 prilagojen takoBaterijske celice v trdnem stanju. Ta standard zajema varnostne zahteve za litijeve baterije, ki se uporabljajo v različnih izdelkih, vključno z:

- prenosna elektronika

- Medicinski pripomočki

- električna vozila

Standardni prikazujejo postopke testiranja za električne, mehanske in okoljske napetosti, kar zagotavlja, da baterijske celice v trdnem stanju izpolnjujejo stroga varnostna merila pred vstopom na trg.

IEC 62660: Sekundarne litij-ionske celice za električna cestna vozila

Mednarodna elektrotehnična komisija (IEC) je razvila standarde, posebej za baterije električnih vozil, ki se zdaj razširjajo tako, da vključujejo trdno državno tehnologijo. IEC 62660 se osredotoča na testiranje uspešnosti in zanesljivosti, ki obravnava ključne vidike, kot so:

- Zmogljivost in gostota energije

- življenje cikla

- zmogljivost moči

- Stopnje samoplačila

Ker baterijske celice trdne države pridobivajo oprijem v avtomobilski industriji, bo skladnost s temi standardi bistvenega pomena za široko sprejetje.

Zakaj baterijske celice v trdnem stanju opravijo ekstremne varnostne preskuse

Lastne lastnostiBaterijske celice v trdnem stanjuPrispevajo k njihovi izjemni uspešnosti pri ekstremnih varnostnih testih. Razumevanje teh značilnosti pomaga razložiti, zakaj dosledno presegajo tradicionalne litij-ionske baterije v smislu varnosti.

Neplačen trdni elektrolit

Morda je najpomembnejša prednost baterijskih celic v trdnem stanju njihova uporaba neplačljivega trdnega elektrolita. Za razliko od tekočih elektrolitov, ki jih najdemo v običajnih baterijah, trdni elektroliti odpravljajo tveganje za puščanje in zmanjšajo verjetnost požara ali eksplozije v ekstremnih pogojih. Ta temeljna razlika omogoča baterijske celice v trdnem stanju, da opravijo stroge varnostne preskuse z letečimi barvami.

Izboljšana toplotna stabilnost

Baterijske celice v trdnem stanju imajo vrhunsko toplotno stabilnost v primerjavi s svojimi tekočimi kolegi. Trden elektrolit ohranja svojo celovitost pri višjih temperaturah, kar zmanjšuje tveganje za toplotno pobeg in razširi varno delovno temperaturo. Ta izboljšana stabilnost omogoča, da soliške celice v trdni državi zdržijo izjemno toploto in mraz, ne da bi pri tem ogrozile delovanje ali varnost.

Izboljšana mehanska odpornost

Trdna struktura teh celic zagotavlja večjo odpornost na mehanski stres in deformacijo. Ta robustnost pomeni boljše delovanje v testih drobljenja, testov udarcev in drugih scenarijev mehanske zlorabe. Posledično je manj verjetno, da bodo baterijske celice v trdnem stanju v primeru fizične poškodbe utrpele katastrofalne okvare, zaradi česar so idealne za aplikacije, kjer je trajnost najpomembnejša.

Za zaključek je strogo varnostno testiranje in standardizacijaBaterijske celice v trdnem stanjuDokazujejo svoj potencial za revolucijo shranjevanja energije v različnih panogah. Ker tehnologija še naprej napreduje, so te celice pripravljene na določitev novih meril za varnost, zanesljivost in zmogljivost v tehnologiji baterije.

Če želite izkoristiti prednosti tehnologije baterij za trdno stanje za vaše aplikacije, razmislite o partnerstvu z Ebatteryjem. Naše vrhunske baterijske celice trdnega stanja ponujajo neprimerljivo varnost in zmogljivost, podprto z obsežnim testiranjem in skladnostjo z mednarodnimi standardi. Če želite izvedeti več o tem, kako lahko naše rešitve koristijo vašim projektom, nas kontaktirajte nacathy@zyepower.com.

Reference

1. Johnson, A. K., & Smith, B. L. (2022). Napredek v protokolih za testiranje varnosti baterijskih celic v trdnem stanju. Journal of Energy Storage, 45 (2), 123-135.

2. Zhang, X., et al. (2021). Izzivi standardizacije za komercialne baterije v trdnem stanju. Nature Energy, 6 (8), 847-857.

3. Lee, S. H., & Park, J. W. (2023). Toplotno pobeg v trdnem stanju celic: primerjalna študija. Energy & Environmental Science, 16 (4), 1502-1518.

4. Yamada, T. et al. (2022). Prilagajanje standardov UL in IEC za baterije trdnih držav nove generacije. Transakcije IEEE o pretvorbi energije, 37 (3), 1289-1301.

5. Chen, L., & Wang, R. (2023). Izjemno stanje celic v trdnem stanju: vpogledi iz več obsežnega modeliranja. Napredni energetski materiali, 13 (15), 2300524.