단락 결함 분석으로 인한 소프트 팩 리튬 배터리, 소프트 팩 리튬 배터리 단락 회로 설계 개선 방법

다른 원통형 및 사각형 배터리에 비해 유연한 포장리튬 배터리유연한 크기 설계와 높은 에너지 밀도의 장점으로 인해 점점 더 대중화되고 있습니다.단락 테스트는 유연 포장 리튬 배터리를 평가하는 효과적인 방법입니다.본 논문에서는 배터리 단락 테스트의 실패 모델을 분석하여 단락 실패에 영향을 미치는 주요 요인을 찾아봅니다.다양한 조건에서 사례 검증을 수행하여 고장 모델을 분석하고 유연 포장 리튬 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있는 제안을 제공합니다.

합동

유연한 단락 고장포장 리튬 배터리일반적으로 액체 누출, 건조 균열, 화재 및 폭발이 포함됩니다.누출 및 건식 균열은 일반적으로 러그 패키지의 약한 영역에서 발생하며, 테스트 후 알루미늄 패키지 건식 균열이 명확하게 볼 수 있습니다.화재 및 폭발은 더 위험한 안전 생산 사고이며 원인은 일반적으로 알루미늄 플라스틱 건조 균열 후 특정 조건에서 전해질의 격렬한 반응입니다.따라서 유연 포장 리튬 배터리의 단락 테스트와 비교할 때 알루미늄-플라스틱 포장의 상태는 실패로 이어지는 핵심 요소입니다.

3.7V 500mAh 502248 백저 (2)

단락 테스트에서 개방 회로 전압은배터리순간적으로 0으로 떨어지면서 회로에 큰 전류가 흐르고 줄(Joule) 열이 발생합니다.줄열의 크기는 전류, 저항, 시간이라는 세 가지 요소에 따라 달라집니다.짧은 시간 동안 단락 전류가 존재하더라도 높은 전류로 인해 여전히 많은 양의 열이 발생할 수 있습니다.이 열은 단락 후 짧은 시간(보통 몇 분) 동안 천천히 방출되어 배터리 온도가 상승합니다.시간이 지남에 따라 줄(Joule) 열은 주로 환경으로 소산되고 배터리 온도가 떨어지기 시작합니다.따라서, 일반적으로 배터리의 단락불량은 단락 순간과 그 이후 비교적 짧은 시간에 발생하는 것으로 추정된다.

602560 폴리머 배터리

연포장 리튬 배터리의 단락 테스트에서 가스 부풀음 현상이 자주 발생하며 이는 다음과 같은 이유로 인해 발생합니다.첫 번째는 전기화학적 시스템의 불안정성, 즉 전극과 전해질 사이의 계면을 통과하는 고전류로 인해 전해질이 산화 또는 환원 분해되고, 가스 생성물이 알루미늄-플라스틱 패키지에 채워지는 현상이다.이러한 이유로 인한 가스 생산 팽창은 고온 조건에서 더욱 분명해집니다. 왜냐하면 전해질 분해 부반응이 고온에서 발생할 가능성이 더 높기 때문입니다.또한, 전해질이 분해 부반응을 일으키지 않더라도 줄열에 의해 부분적으로 기화될 수 있으며, 특히 증기압이 낮은 전해질 성분의 경우 더욱 그러하다.이러한 원인으로 인해 발생하는 가스 생성 부풀음은 온도에 더욱 민감합니다. 즉, 셀 온도가 상온으로 떨어지면 기본적으로 부풀어오르는 현상이 사라집니다.그러나 가스 발생 원인과 관계없이 단락 시 배터리 내부의 공기압 상승으로 인해 알루미늄-플라스틱 패키지의 건조 균열이 악화되고 고장 확률이 높아집니다.

7.4V 1000mAh 523450 백병 (10)

단락 고장의 과정과 메커니즘 분석을 바탕으로 연포장 리튬의 안전성배터리전기화학적 시스템 최적화, 양극 및 음극 귀 저항 감소, 알루미늄-플라스틱 패키지의 강도 향상 등의 측면에서 개선될 수 있습니다.전기화학적 시스템의 최적화는 양극 및 음극 활물질, 전극 비율, 전해질 등 다양한 각도에서 수행될 수 있으며 이를 통해 배터리의 일시적인 고전류 및 단시간 고열에 견딜 수 있는 능력을 향상시킬 수 있습니다.러그 저항을 낮추면 이 영역에서 줄(Joule) 열 발생 및 축적이 줄어들고 패키지의 약한 영역에 대한 열 영향을 크게 줄일 수 있습니다.알루미늄-플라스틱 패키지의 강도 향상은 배터리 제조 공정의 매개변수를 최적화하여 건조 균열, 화재 및 폭발 발생을 크게 줄임으로써 달성할 수 있습니다.


게시 시간: 2023년 4월 13일