اختبار ومعايير سلامة خلايا بطارية الحالة الصلبة

مع نمو الطلب على حلول تخزين الطاقة أكثر أمانًا وأكثر كفاءة ،خلايا بطارية الحالة الصلبةبرزت كبديل واعد لبطاريات الليثيوم أيون التقليدية. توفر هذه الخلايا المبتكرة سلامة محسنة ، وكثافة طاقة أعلى ، وعمر أطول. ومع ذلك ، لضمان موثوقيتها وسلامتها في مختلف التطبيقات ، فإن الاختبار الصارم والتوحيد ضروريان. في هذا الدليل الشامل ، سنستكشف إجراءات اختبار السلامة ومعايير خلايا بطارية الحالة الصلبة ، ونلقي الضوء على متانة وإمكانية اعتمادها على نطاق واسع.

كيف يتم اختبار خلايا بطارية الحالة الصلبة لمخاطر الهرب الحرارية؟

يعد Runaway الحراري مصدر قلق حاسم في تكنولوجيا البطارية ، وخلايا بطارية الحالة الصلبةلا استثناء. في حين أن هذه الخلايا أكثر أمانًا بطبيعتها من نظرائها في المنحل بالكهرباء السائل ، إلا أن الاختبار الشامل لا يزال ضروريًا للتحقق من أدائها في ظل الظروف القاسية.

اختبار المسعر لتوليد الحرارة

يعد اختبار القياس الحراري تقنية أساسية تستخدم لتقييم الاستقرار الحراري والمخاطر الهاربة في خلايا بطارية الحالة الصلبة. تتضمن هذه الطريقة قياس كمية الحرارة التي تصدرها البطارية في ظل ظروف الإجهاد المختلفة. تشمل السيناريوهات الشائعة التي تم اختبارها الشيخوخة المتسارعة ، حيث تخضع البطارية لاستخدام لفترة طويلة لمحاكاة التآكل على المدى الطويل ، والشحن الزائد ، حيث تتعرض البطارية لشحن مفرط إلى ما بعد قدرتها ، والدوائر القصيرة الخارجية ، والإساءة الميكانيكية. من خلال مراقبة ارتفاع درجة الحرارة وتحليل ملفات تعريف توليد الحرارة ، يمكن للباحثين الحصول على رؤى قيمة حول كيفية تصرف البطارية تحت الضغط. تعد هذه المعلومات أمرًا بالغ الأهمية لتحديد أوضاع الفشل المحتملة ، مثل الهرب الحراري أو تدهور الخلايا ، ولإجراء تعديلات على التصميم التي تعزز سلامة البطارية. في نهاية المطاف ، يساعد اختبار المسعرات في ضمان أداء بطاريات الحالة الصلبة بشكل موثوق وأمان في تطبيقات العالم الحقيقي ، مما يقلل من خطر الحوادث أو الفشل أثناء تشغيلها.

اختبارات تغلغل الأظافر

تحاكي اختبارات اختراق الأظافر آثار الأضرار الميكانيكية التي يمكن أن تحدث في ظل ظروف قصوى ، مثل الحوادث أو عيوب التصنيع. في هذا الاختبار ، يتم قيادة الظفر المعدني عبر خلية البطارية ، بينما تتم مراقبة المعلمات الرئيسية مثل درجة الحرارة والجهد والغاز بعناية. تعد طريقة الاختبار هذه مفيدة بشكل خاص لتقييم كيفية استجابة البطارية للثقب أو التأثيرات المادية التي يمكن أن تعرض نزاهتها الهيكلية. تعمل بطاريات الحالة الصلبة عمومًا بشكل أفضل في اختبارات تغلغل الأظافر مقارنةً ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية ، والتي تكون أكثر عرضة للتفاعلات الحرارية أو الخطرة عند التالف. تُظهر بطاريات الحالة الصلبة ، نظرًا لتصميمها الصلب والتصميم القوي ، مخاطر انخفاض في تسرب السوائل القابلة للاشتعال أو تعاني من الأحداث الحرارية العنيفة. هذه ميزة الأمان المحسّنة تجعلها خيارًا أكثر موثوقية للتطبيقات التي تشكل فيها الضغوط الميكانيكية أو الحوادث مصدر قلق ، كما هو الحال في السيارات الكهربائية أو الإلكترونيات المحمولة.

معايير UL & IEC لبطاريات خلايا الحالة الصلبة التجارية

مع تقدم تقنية بطارية الحالة الصلبة تجاه التسويق ، يصبح التقييس أمرًا بالغ الأهمية لضمان السلامة والموثوقية والتشغيل البيني عبر التطبيقات والمصنعين المختلفة.

UL 1642: معيار لبطاريات الليثيوم

بينما تم تطويره في البداية لبطاريات الليثيوم أيون ، تم تكييف UL 1642 لتشملخلايا بطارية الحالة الصلبة. يغطي هذا المعيار متطلبات السلامة لبطاريات الليثيوم المستخدمة في مختلف المنتجات ، بما في ذلك:

- إلكترونيات محمولة

- الأجهزة الطبية

- السيارات الكهربائية

تحدد المعيار إجراءات اختبار الإجراءات الكهربائية والميكانيكية والبيئية ، مما يضمن أن خلايا بطارية الحالة الصلبة تلبي معايير سلامة صارمة قبل دخول السوق.

IEC 62660: خلايا ليثيوم أيون الثانوية لمركبات الطرق الكهربائية

طورت اللجنة الدولية للتكنولوجيا الكهربائية (IEC) معايير خصيصًا لبطاريات السيارات الكهربائية ، والتي يتم توسيعها الآن لتشمل تكنولوجيا الحالة الصلبة. يركز IEC 62660 على اختبار الأداء والموثوقية ، ومعالجة الجوانب الرئيسية مثل:

- القدرة وكثافة الطاقة

- دورة دورة

- القدرة على الطاقة

- أسعار تفريغ الذات

نظرًا لأن خلايا بطارية الحالة الصلبة تكتسب الجر في صناعة السيارات ، فإن الامتثال لهذه المعايير سيكون ضروريًا للتبني على نطاق واسع.

لماذا تجتاز خلايا بطارية الحالة الصلبة اختبارات سلامة الحالة الشديدة

الخصائص المتأصلة فيخلايا بطارية الحالة الصلبةالمساهمة في أدائهم الاستثنائي في اختبارات السلامة في الحالة القصوى. يساعد فهم هذه الخصائص في شرح سبب تفوقها باستمرار على بطاريات الليثيوم أيون التقليدية من حيث السلامة.

المنحل بالكهرباء الصلبة غير القابلة للاشتعال

ولعل أهم ميزة لخلايا بطارية الحالة الصلبة هي استخدامها للكهرباء الصلبة غير القابلة للاشتعال. على عكس الشوارد السائلة الموجودة في البطاريات التقليدية ، فإن الشوارد الصلبة تقضي على خطر التسرب وتقليل احتمال حريق أو انفجار في ظل الظروف القاسية. يتيح هذا الاختلاف الأساسي خلايا بطارية الحالة الصلبة اجتياز اختبارات أمان صارمة بألوان طيران.

الاستقرار الحراري المحسن

تظهر خلايا بطارية الحالة الصلبة ثباتًا حراريًا فائقًا مقارنة بنظرائها القائم على السائل. يحافظ المنحل بالكهرباء الصلبة على سلامته في درجات حرارة أعلى ، مما يقلل من خطر الهروب الحراري وتوسيع نطاق درجة حرارة التشغيل الآمن. يمكّن هذا الاستقرار المحسن خلايا بطارية الحالة الصلبة من تحمل الحرارة الشديدة والبرد دون المساس بالأداء أو السلامة.

تحسين المرونة الميكانيكية

يوفر التركيب الصلب لهذه الخلايا مقاومة أكبر للإجهاد الميكانيكي والتشوه. تترجم هذه المتانة إلى أداء أفضل في اختبارات سحق ، واختبارات التأثير ، وسيناريوهات الإساءة الميكانيكية الأخرى. نتيجة لذلك ، من غير المرجح أن تعاني خلايا بطارية الحالة الصلبة من حالات فشل كارثية في حالة حدوث أضرار جسدية ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تكون فيها المتانة ذات أهمية قصوى.

في الختام ، فإن اختبار السلامة الصارم وتوحيدهخلايا بطارية الحالة الصلبةإثبات إمكاناتهم في إحداث ثورة في تخزين الطاقة عبر مختلف الصناعات. مع استمرار التقدم التكنولوجي ، تستعد هذه الخلايا لوضع معايير جديدة للسلامة والموثوقية والأداء في تكنولوجيا البطارية.

إذا كنت تتطلع إلى الاستفادة من مزايا تكنولوجيا بطارية الحالة الصلبة لتطبيقاتك ، ففكر في الشراكة مع Ebattery. توفر خلايا بطارية الحالة الصلبة المتطورة سلامة وأداء لا مثيل لها ، مدعومًا باختبار واسع النطاق والامتثال للمعايير الدولية. لمعرفة المزيد حول كيفية استفادة حلولنا مشاريعك ، يرجى الاتصال بنا علىcathy@zyepower.com.

مراجع

1. جونسون ، أ. ك. ، وسميث ، ب. ل. (2022). التقدم في بروتوكولات اختبار سلامة خلايا بطارية الحالة الصلبة. Journal of Energy Storage ، 45 (2) ، 123-135.

2. Zhang ، X. ، وآخرون. (2021). تحديات توحيد لبطاريات الحالة الصلبة التجارية. Nature Energy ، 6 (8) ، 847-857.

3. Lee ، S. H. ، & Park ، J. W. (2023). التخفيف الحراري الهارب في خلايا الحالة الصلبة: دراسة مقارنة. الطاقة والعلوم البيئية ، 16 (4) ، 1502-1518.

4. Yamada ، T. ، وآخرون. (2022). تكيف معايير UL و IEC لبطاريات الحالة الصلبة من الجيل التالي. معاملات IEEE على تحويل الطاقة ، 37 (3) ، 1289-1301.

5. Chen ، L. ، & Wang ، R. (2023). أداء الحالة الشديدة لخلايا الحالة الصلبة: رؤى من النمذجة متعددة النطاق. مواد الطاقة المتقدمة ، 13 (15) ، 2300524.