Hintergrund

Eine neue Version von UL 1642 wurde veröffentlicht. Für Pouch-Zellen kommt eine Alternative zu Heavy-Impact-Tests hinzu. Die spezifischen Anforderungen sind: Für Pouch-Zellen mit einer Kapazität von mehr als 300 mAh können sie, wenn sie den harten Schlagtest nicht bestanden haben, dem Rundstab-Extrusionstest gemäß Abschnitt 14A unterzogen werden.

Pouch-Zellen verfügen über kein hartes Gehäuse, was oft zum Bruch der Zelle, zum Bruch der Anschlüsse, zum Herausfliegen von Schmutz und zu anderen schwerwiegenden Schäden führt, die durch ein Scheitern im harten Schlagtest verursacht werden, und es unmöglich macht, den internen Kurzschluss zu erkennen, der durch den Konstruktions- oder Prozessfehler verursacht wird . Mit dem Rundstab-Stauchtest können mögliche Defekte in der Zelle erkannt werden, ohne die Zellstruktur zu beschädigen. Die Überarbeitung wurde unter Berücksichtigung dieser Situation vorgenommen.

Ablauf testen

• Die Probe ist vollständig aufgeladen, wie vom Hersteller empfohlen
• Legen Sie eine Probe auf eine ebene Fläche. Legen Sie einen runden Stahlstab mit einem Durchmesser von 25±1 mm auf der Oberseite der Probe. Die Kante des Stabs sollte mit der Oberkante der Zelle ausgerichtet sein, wobei die vertikale Achse senkrecht zur Lasche verlaufen sollte (ABB. 1). Die Länge des Stabes sollte mindestens 5 mm breiter sein als jede Kante der Testprobe. Bei Zellen mit positiven und negativen Laschen auf gegenüberliegenden Seiten muss jede Seite der Lasche getestet werden. Jede Seite der Lasche sollte an unterschiedlichen Proben getestet werden.
• Messung der Dicke (Toleranz).±0,1 mm) für Zellen muss vor der Prüfung gemäß Anhang A von IEC 61960-3 (Sekundärzellen und -batterien, die alkalische oder andere nicht saure Elektrolyte enthalten – Tragbare sekundäre Lithiumzellen und -batterien – Teil 3: Prismatische und zylindrische Lithium-Sekundärbatterien) durchgeführt werden Zellen und Batterien)
• Anschließend wird auf den Rundstab ein Quetschdruck ausgeübt und die Verschiebung in vertikaler Richtung aufgezeichnet (Abb. 2). Die Bewegungsgeschwindigkeit der Pressplatte darf nicht größer als 0,1 mm/s sein. Wenn die Verformung der Zelle 13 erreicht±1 % der Zelldicke erreicht oder der Druck die in Tabelle 1 gezeigte Kraft erreicht (unterschiedliche Zelldicken entsprechen unterschiedlichen Kraftwerten), stoppen Sie die Plattenverschiebung und halten Sie sie 30 Sekunden lang. Der Test endet.
• Kein Feuer oder Explosion von Proben.

Experimentelle Analyse

• Auswahl der Extrusionsposition: Der Pollaschenbereich ist im Allgemeinen der schwache Bereich der Pouch-Zelle, und die Laschenposition erfährt beim Zusammendrücken die größte Belastung. Die Gründe sind:

a) Ungleichmäßige Dickenverteilung (ungleichmäßige Dicke zwischen Polfahne und umgebendem Wirkstoff führt zu ungleichmäßiger Spannungsverteilung)

b) Schweißspuren im Laschenbereich (Spannungsverteilung am Schweißpunkt und Nichtschweißpunkt)

• Auswahl der Rundstange: Der Durchmesser der Rundstange beträgt 25 mm. Dieser Wert wird so gewählt, dass er den gesamten Bereich der Polfahne in der Zelle abdeckt (insbesondere den Bereich, der die Lötstelle der Polfahne abdeckt).
• 13±1 % Verformung: Die derzeit dünnste Zelldicke auf dem Markt beträgt 2 mm. Aufgrund des Einflusses des Batteriegehäuses oder des Verpackungsprozesses sind mindestens 8 % der Typvariable für die Kompression auf die Polfahnen-Lötstelle erforderlich. Wenn die Typvariable jedoch zu groß ist, führt dies direkt zu Elektrodenrissen. Ein Wert von 13±In dieser Überarbeitung wurde 1 % ausgewählt und bezieht sich auf die mittlere Variable 15 % im Extrusionstest in IEC 62660-3.
• Probenauswahl: Es ist zu beachten, dass dieser Test nur für Pouch-Zellen gilt, deren Kapazität größer als 300 mAh ist und die nicht durch schwere Gegenstände getroffen wurden. Es sind 5 Proben erforderlich. Zylindrische oder prismatische Zellen und Pouch-Zellen, die von schweren Gegenständen getroffen werden'Es ist nicht erforderlich, für diesen Test berücksichtigt zu werden.

Zusammenfassung

Der neue Rundstab-Extrusionstest unterscheidet sich vom ursprünglichen Extrusionstest nach UL 1642. Der ursprüngliche Extrusionstest besteht darin, flache Extrusion zu verwenden und eine konstante Kraft von 13 kN ohne Haltezeit anzuwenden. Es ist auf alle Zelltypen anwendbar. Dieser Test untersucht die mechanische Festigkeit der Zelle als Ganzes (einschließlich des Gehäuses) und ihre Fähigkeit, mechanischer Belastung standzuhalten; Während bei der Rundstabextrusion nur ein Teil der Zelle getestet wird, konzentriert sich die interne Spannung durch die kleinere Fläche des Eindringkörpers, was leicht zu einem internen Kurzschluss führen kann. Insbesondere wird die Extrusionsposition im schwachen Bereich der Pollaschenschweißung gewählt, wodurch die Sicherheitsleistung der Zelle besser untersucht werden kann.

Derzeit wird diese Rundstabmethode auch beim Extrusionstest von Pouch-Zellen in GB 31241 verwendet. MCM verfügt über umfangreiche Testerfahrung in diesem Vorgang.