عناصر اختبار موثوقية بطارية الليثيوم الشائعة

في حياتنا اليومية ، غالبًا ما نتعامل مع البطاريات التي تستخدم لمرة واحدة والبطاريات الثانوية. تُعرف البطاريات التي يمكن التخلص منها أيضًا باسم البطاريات الأساسية ، أي البطاريات التي لا يمكن إعادة شحنها ، مثل بطاريات الليثيوم الأساسية والبطاريات الجافة وما إلى ذلك. البطاريات الثانوية هي بطاريات قابلة لإعادة الشحن ، تُعرف عادةً باسم بطاريات الليثيوم أيون.

البطارية الثانوية للبطارية القابلة لإعادة الشحن ، يشمل أدائها بشكل أساسي الجوانب التالية: الجهد ، المقاومة الداخلية ، السعة ، الضغط الداخلي ، معدل التفريغ الذاتي ، عمر الدورة ، أداء الختم ، المظهر ، والأداء الآخر مثل الشحن الزائد ، التفريغ الزائد ، قابلية اللحام ، مقاومة التآكل ، إلخ.

 

 

 

في هذه المقالة ، سوف نأخذ بطارية الليثيوم كمثال لتقديم موجز لبعض موثوقيتها الشائعة الاختبارات.

معايير اختبار البطارية

إن صياغة أو مراجعة معايير بطارية الليثيوم أيون نشطة للغاية ، والتي تعد أيضًا سوقًا لمتطلبات أداء سلامة بطارية الليثيوم أيون التي تستمر في تحسين الحاجة. من ناحية أخرى ، فإنه يجلب أيضًا تحديات أكثر خطورة لمصنعي البطاريات ، والتي تتطلب من مصنعي البطاريات تحسين مستوى التصميم والإنتاج والاختبار باستمرار.

في الوقت الحالي ، معايير الاختبار الشائعة لبطاريات الليثيوم هي IEC 61960 ، IEC 60086-4 ، IEC 62133 ، JIS C 8714 ، UL 1642 ، UL 2054.

عناصر اختبار موثوقية بطارية الليثيوم الشائعة

1. اختبار دورة الحياة

تشتهر بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقتها العالية وعمرها التشغيلي الطويل ، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للعديد من الأجهزة الإلكترونية. ومع ذلك ، مثل جميع البطاريات ، ستفقد في النهاية قدرتها على الاحتفاظ بالشحن بمرور الوقت. يُعرف هذا التدهور بعمر دورة البطارية ، وهو عامل مهم يجب مراعاته عند تصميم أنظمة البطارية واختبارها.

اختبار دورة الحياة هو عملية إخضاع البطارية لدورات شحن وتفريغ متكررة حتى تصل إلى نهاية عمرها الافتراضي. يمكن إجراء هذا الاختبار في بيئة معملية أو في ظروف الاستخدام الفعلي ، اعتمادًا على التطبيق المقصود للبطارية. يمكن أن تؤثر عدة عوامل على دورة حياة بطاريات الليثيوم أيون ، بما في ذلك درجة الحرارة ومعدل الشحن وعمق التفريغ. لضمان نتائج اختبار دقيقة ، من المهم التحكم في هذه العوامل أثناء عملية الاختبار.

2. اختبار درجة حرارة عالية

في الوقت الحالي ، تشمل معايير أمان بطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي المعايير الدولية (مثل معايير IEC) والمعايير الوطنية أو الإقليمية (مثل معايير JIS و CB و EN وما إلى ذلك) ومعايير الصناعة (مثل UL و IEEE و SJ و QB المعايير ، وما إلى ذلك). في هذه المعايير الحالية ، تشمل طرق الاختبار الموصوفة في درجات حرارة عالية بشكل أساسي اختبار إساءة استخدام الحرارة ، واختبار دورة درجة الحرارة ، واختبار تحديد درجة الحرارة المرتفعة.

• اختبار إساءة استخدام الحرارة

طريقة اختبار إساءة استخدام الحرارة المنصوص عليها في المواصفة القياسية IEC 62133: 2002 هي وضع البطارية المشحونة بالكامل مثبتة في درجة حرارة الغرفة في غرفة درجة حرارة ورطوبة ثابتة مع انتقال حراري طبيعي أو هواء متداول. يتم تسخين غرفة الاختبار حتى 130 درجة ± 2 درجة بمعدل 5 درجات / دقيقة ± 2 درجة / دقيقة. احتفظ بدرجة الحرارة هذه ، وأوقف الاختبار بعد 10 دقائق ، وتحقق مما إذا كانت البطارية مشتعلة أم انفجار. تم اعتماد اختبار إساءة استخدام الحرارة لـ IEC 62133 بواسطة JIS C8712 ، YD 1268 ، UL 1642 وغيرها من المعايير المحلية والأجنبية. يستخدم اختبار إساءة استخدام الحرارة بشكل عام لتقييم سلامة خلية البطارية عند وضعها في درجة حرارة عالية. تكون عينة البطارية مشحونة بالكامل أثناء الاختبار ، ولا يتم شحن العينة أو تفريغها أثناء الاختبار.

• اختبار دورة درجة الحرارة

إن طريقة اختبار دورة درجة الحرارة المنصوص عليها في IEC 62281: 2004 هي وضع خلية البطارية أو حزمة البطارية في بيئة 75 درجة لمدة 6 ساعات على الأقل ، ثم في بيئة تبلغ -40 درجة لمدة 6 ساعات على الأقل. لا يزيد وقت التحويل بين درجات الحرارة المختلفة عن 30 دقيقة ، ويتم تنفيذ ما مجموعه 10 دورات درجة حرارة. بعد الاختبار ، يجب ألا تشتعل النار في العينة أو تنفجر ، ويجب ألا يكون هناك فقد للجودة وفقدان للجهد. تم اقتباس اختبار دورة درجة الحرارة لـ IEC 62281 من 38.3 UN 38.3 ، كما تم اعتماد طريقة الاختبار بواسطة EN 62281 و CB 21966 وغيرها من المعايير المحلية والأجنبية. يستخدم اختبار دورة درجة الحرارة عمومًا لمحاكاة سلامة خلية بطارية أو حزمة بطارية في حالة تغيرات متعددة في درجات الحرارة المتناوبة أثناء النقل. أثناء الاختبار ، كانت عينة البطارية مشحونة بالكامل ، ولم يتم شحن العينة أو تفريغها أثناء الاختبار.

• اختبار تخفيف الضغط في درجات الحرارة المرتفعة

طريقة الاختبار للتخلص من إجهاد درجات الحرارة المرتفعة (قدرة العلبة المصبوبة على تحمل درجات الحرارة العالية) المنصوص عليها في IEC 62133: 2002 هي وضع حزمة البطارية في بيئة بدرجة حرارة 70 درجة ± 2 درجة لمدة 7 ساعات. بعد الاختبار ، يجب ألا يتعرض غلاف حزمة البطارية لتشوه مادي من شأنه أن يعرض التكوين الداخلي. تم اعتماد اختبار تخفيف الضغط لـ IEC 62133 بواسطة EN 62133 ، JIS C8712 ومعايير أخرى.

يستخدم اختبار تخفيف الضغط في درجات الحرارة المرتفعة عمومًا لاختبار قدرة غلاف حزمة البطارية على الحفاظ على سلامتها في بيئة ذات درجة حرارة عالية. أثناء الاختبار ، تكون عينة حزمة البطارية في حالة الشحن الكامل ، ولا يتم إجراء أي شحن أو تفريغ أثناء الاختبار.

بناءً على الاختبارات ذات الصلة بدرجات الحرارة المرتفعة في معايير بطاريات الليثيوم أيون المحلية والأجنبية ، يهدف اختبار إساءة استخدام الحرارة إلى قدرة قلب البطارية على تحمل درجات الحرارة العالية ، ودورة درجة الحرارة هي محاكاة تغير درجة الحرارة في عملية النقل ، و يستخدم اختبار تخفيف الضغط في درجات الحرارة العالية فقط لتقييم قدرة الغلاف المصبوب على تحمل درجات الحرارة العالية. يتم شحن العينات بالكامل في وقت إجراء هذه الاختبارات ، ولا يتم إجراء أي شحن أو تفريغ أثناء الاختبارات.

LIBغرفة اختبار الاستقراريمكن أن تدعم غرفة الصدمات الحرارية بشكل كامل اختبارات درجة الحرارة الموضحة أعلاه.

غرفة اختبار الاستقرار

غرفة الصدمة الحرارية

3. اختبار الغمر

كمصدر للطاقة للمركبة الكهربائية ، فإن سلامة نظام بطارية طاقة الليثيوم أيون يؤثر بشكل مباشر على سلامة السيارة بأكملها. يجب أن يفي نظام بطارية الطاقة بمعيار IP67 أو متطلبات مقاومة الماء الأعلى عند مغادرة المصنع ، ولكن من الصعب ضمان أداء إحكام الإغلاق للأجزاء في الحفاظ على مستوى عالٍ من الماء في دورة الحياة بأكملها ، وقد يكون هناك خطر المياه .

طريقة اختبار غمر نظام البطارية:

• قم بإزالة الغطاء العلوي لحزمة البطارية ، وتوصيله بحزمة أسلاك السيارة في حالة تجميع السيارة الفعلية ، والتواصل مع الجهاز العلوي ؛
• غرق نظام البطارية بالكامل في الماء المالح (تركيز الكتلة أقل من 3.5 في المائة من تركيز مياه البحر ، ولكن قد يكون مرتفعًا في بعض المناطق) ، واستمر في مراقبة خصائص فشل نظام البطارية لمدة 10 دقائق (أطول إن أمكن) ؛
• عندما تكون خصائص الفشل مستقرة ، ارفع حزمة البطارية خارج الماء لملاحظة ما إذا كان نظام البطارية المبلل بالمياه المالحة يظهر في دخان وحريق وظواهر أخرى في الغلاف الجوي ؛
• عالج نظام البطارية وفقًا لحالة الاختبار (نقع المحلول الملحي) ، وانتهى اختبار النقع.

IPX78

IPX78