Testovanie bezpečnosti a štandardy bezpečnosti batérií v pevnom stave

Ako rastie dopyt po bezpečnejších a efektívnejších riešeniach ukladania energie,bunky batérií v tuhej stavesa objavili ako sľubná alternatíva k tradičným lítium-iónovým batériám. Tieto inovatívne bunky ponúkajú zlepšenú bezpečnosť, vyššiu hustotu energie a dlhšiu životnosť. Aby sa zabezpečilo ich spoľahlivosť a bezpečnosť v rôznych aplikáciách, sú nevyhnutné prísne testovanie a štandardizácia. V tomto komplexnom sprievodcovi preskúmame postupy a štandardy testovania bezpečnosti pre bunky batérií v tuhom stave a objasňuje svetlo na ich robustnosť a potenciál pre rozsiahle prijatie.

Ako sa bunky batérií v tuhom stave testujú na riziká tepelného úteku?

Termálny útek je kritickým bezpečnostným problémom v technológii batérií abunky batérií v tuhej stavenie sú výnimkou. Aj keď sú tieto bunky vo svojej podstate bezpečnejšie ako ich náprotivky z tekutých elektrolytov, na overenie ich výkonu za extrémnych podmienok je stále potrebné dôkladné testovanie.

Testovanie kalorimetrie na tvorbu tepla

Testovanie kalorimetrie je nevyhnutnou technikou používanou na vyhodnotenie tepelnej stability a utečených rizík v batériových bunkách v tuhom stave. Táto metóda zahŕňa meranie množstva tepla uvoľneného batériou za rôznych stresových podmienok. Medzi bežné testované scenáre patrí zrýchlené starnutie, kde batéria podstúpi predĺžené použitie na simuláciu dlhodobého opotrebenia, nadmerného nabíjania, kde je batéria vystavená nadmernému nabíjaniu nad jej kapacitou, vonkajším skratom a mechanickým zneužívaním. Monitorovaním zvýšenia teploty a analýzou profilov výroby tepla môžu vedci získať cenné informácie o tom, ako sa batéria správa pod stresom. Tieto informácie sú rozhodujúce pre identifikáciu potenciálnych režimov zlyhania, ako je tepelný útek alebo degradácia buniek, a na vykonávanie úprav konštrukcie, ktoré zvyšujú bezpečnosť batérie. Testovanie kalorimetrie v konečnom dôsledku pomáha zabezpečiť, aby batérie v pevnom stave spoľahlivo a bezpečne fungovali v aplikáciách v reálnom svete, čím sa minimalizuje riziko nehôd alebo zlyhaní počas ich prevádzky.

Testy na prenikanie nechtov

Testy penetrácie nechtov simulujú účinky mechanického poškodenia, ktoré by sa mohlo vyskytnúť za extrémnych podmienok, ako sú nehody alebo výrobné defekty. V tomto teste je cez batériu prepravený kovový klinec, zatiaľ čo kľúčové parametre, ako je teplota, napätie a emisie plynu, sa starostlivo monitorujú. Táto metóda testovania je obzvlášť užitočná na hodnotenie toho, ako batéria reaguje na vpichy alebo fyzické dopady, ktoré by mohli ohroziť jej štrukturálnu integritu. Batérie v tuhom stave všeobecne fungujú oveľa lepšie pri testoch penetrácie nechtov v porovnaní s konvenčnými lítium-iónovými batériami, ktoré sú pri poškodení náchylnejšie na tepelné úteky alebo nebezpečné reakcie. Batérie v pevnom stave, vďaka ich pevnému elektrolytu a robustnému dizajnu vykazujú znížené riziko unikajúcich horľavých tekutín alebo zažívajú násilné tepelné udalosti. Táto vylepšená bezpečnostná funkcia z nich robí spoľahlivejšou možnosťou pre aplikácie, v ktorých sú mechanické napätia alebo nehody problémom, napríklad v elektrických vozidlách alebo prenosnej elektronike.

Normy UL & IEC pre komerčné batérie s pevným štátom

Keďže technológia solídneho stavu batérií postupuje smerom k komercializácii, štandardizácia sa stáva rozhodujúcou pre zabezpečenie bezpečnosti, spoľahlivosti a interoperability medzi rôznymi aplikáciami a výrobcami.

UL 1642: Štandard pre lítiové batérie

Hoci sa pôvodne vyvíjal pre lítium-iónové batérie, UL 1642 bol prispôsobený tak, aby zahŕňal zahrnutiebunky batérií v tuhej stave. Tento štandard zahŕňa bezpečnostné požiadavky na lítiové batérie používané v rôznych výrobkoch vrátane:

- Prenosná elektronika

- zdravotnícke pomôcky

- elektrické vozidlá

Štandardné obrysy testovacích postupov pre elektrické, mechanické a environmentálne napätia, ktoré zabezpečujú, aby bunky batérií v tuhom stave spĺňali prísne bezpečnostné kritériá pred vstupom na trh.

IEC 62660: sekundárne lítium-iónové bunky pre elektrické cestné vozidlá

Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) vyvinula štandardy špeciálne pre batérie elektrických vozidiel, ktoré sa v súčasnosti rozširujú tak, aby zahŕňali technológiu solídneho štátu. IEC 62660 sa zameriava na testovanie výkonnosti a spoľahlivosti, pričom riešenie kľúčových aspektov, ako napríklad:

- kapacita a hustota energie

- Cyklistický život

- Schopnosť výkonu

- Sadzby sebaúcania

Pretože bunky batérií v tuhom stave získavajú trakciu v automobilovom priemysle, dodržiavanie týchto štandardov bude nevyhnutné pre rozsiahle prijatie.

Prečo bunky batérií v tuhom stave prechádzajú extrémne bezpečnostné testy

Inherentné vlastnostibunky batérií v tuhej stavePrispievajte k ich výnimočnému výkonu v testoch bezpečnosti extrémnych podmienok. Pochopenie týchto charakteristík pomáha vysvetliť, prečo neustále prekonávajú tradičné lítium-iónové batérie z hľadiska bezpečnosti.

Nehorľavý tuhý elektrolyt

Asi najvýznamnejšou výhodou buniek batérií v tuhom stave je ich použitie nehorľavého tuhého elektrolytu. Na rozdiel od tekutých elektrolytov nájdených v konvenčných batériách, tuhé elektrolyty eliminujú riziko úniku a znižujú pravdepodobnosť požiaru alebo výbuchu za extrémnych podmienok. Tento zásadný rozdiel umožňuje, aby bunky batérií v tuhom stave prešli prísnymi bezpečnostnými testami s lietajúcimi farbami.

Zvýšená tepelná stabilita

Bunky batérií v tuhom stave vykazujú vynikajúcu tepelnú stabilitu v porovnaní s ich náprotivkami na báze kvapaliny. Pevný elektrolyt si zachováva svoju integritu pri vyšších teplotách, znižuje riziko tepelného úteku a rozširuje bezpečný rozsah prevádzkovej teploty. Táto zvýšená stabilita umožňuje bunkám batérií v tuhom stave odolávať extrémnemu tepla a chladu bez ohrozenia výkonu alebo bezpečnosti.

Vylepšená mechanická odolnosť

Pevná štruktúra týchto buniek poskytuje väčšiu odolnosť voči mechanickému napätiu a deformácii. Táto robustnosť sa premieta do lepšieho výkonu pri testoch na rozdrvenie, testmi nárazu a ďalším scenárom mechanického zneužívania. Výsledkom je, že bunky batérií v tuhom stave sú menej pravdepodobné, že utrpia katastrofické zlyhania v prípade fyzického poškodenia, čo ich robí ideálnymi pre aplikácie, kde je trvanlivosť prvoradá.

Záverom možno povedať, že prísne testovanie bezpečnosti a štandardizáciabunky batérií v tuhej stavepreukázať ich potenciál revolúcie v ukladaní energie v rôznych odvetviach. Ako technológia pokračuje v rozvíjaní, tieto bunky sú pripravené stanoviť nové referenčné hodnoty pre bezpečnosť, spoľahlivosť a výkon v technológii batérií.

Ak hľadáte využitie výhod technológie batérií solídneho štátu pre vaše aplikácie, zvážte partnerstvo s eBattery. Naše špičkové bunky batérií v pevnom stave ponúkajú jedinečnú bezpečnosť a výkon, podporované rozsiahlym testovaním a dodržiavaním medzinárodných štandardov. Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako môžu naše riešenia prospieť vašim projektom, kontaktujte násCathy@zyepower.com.

Odkazy

1. Johnson, A. K. a Smith, B.L. (2022). Pokroky v protokoloch testovania bezpečnosti batérií v tuhom stave. Journal of Energy Storage, 45 (2), 123-135.

2. Zhang, X., a kol. (2021). Výzvy pre štandardizáciu pre komerčné pevne štátne batérie. Nature Energy, 6 (8), 847-857.

3. Lee, S. H., & Park, J. W. (2023). Zmiernenie tepelného utečenia v bunkách tuhého stavu: porovnávacia štúdia. Energy & Environmental Science, 16 (4), 1502-1518.

4. Yamada, T., a kol. (2022). Prispôsobenie štandardov UL a IEC pre batérie s pevným štátom novej generácie. Transakcie IEEE pri konverzii energie, 37 (3), 1289-1301.

5. Chen, L., & Wang, R. (2023). Výkon extrémneho stavu buniek v tuhýchlách: poznatky z viacstátneho modelovania. Advanced Energy Materials, 13 (15), 2300524.