Säkerhetstestning och standarder med fast tillstånd

När efterfrågan på säkrare och effektivare energilagringslösningar växer, växer,fasta tillståndsbattericellerhar dykt upp som ett lovande alternativ till traditionella litiumjonbatterier. Dessa innovativa celler erbjuder förbättrad säkerhet, högre energitäthet och längre livslängd. För att säkerställa deras tillförlitlighet och säkerhet i olika applikationer är rigorös testning och standardisering emellertid viktiga. I den här omfattande guiden undersöker vi säkerhetstestförfarandena och standarderna för battericeller med fast tillstånd och belyser deras robusthet och potential för utbredd adoption.

Hur testas fasta tillståndsbattericeller för termiska bortgångsrisker?

Thermal Runaway är ett kritiskt säkerhetsproblem i batteritekniken ochfasta tillståndsbattericellerär inget undantag. Även om dessa celler i sig är säkrare än deras likvida elektrolyt motsvarigheter, är grundlig testning fortfarande nödvändig för att validera deras prestanda under extrema förhållanden.

Kalorimetri -testning för värmeproduktion

Calorimetry-testning är en väsentlig teknik som används för att utvärdera den termiska stabiliteten och bortgångsriskerna i battericeller med fast tillstånd. Denna metod innebär att mäta mängden värme som frisätts av batteriet under olika spänningsförhållanden. Vanliga testade scenarier inkluderar accelererat åldrande, där batteriet genomgår långvarig användning för att simulera långvarigt slitage, överladdning, där batteriet utsätts för överdriven laddning utöver dess kapacitet, externa kortslutningar och mekaniska missbruk. Genom att övervaka temperaturökningen och analysera värmeproduktionsprofilerna kan forskare få värdefull insikt i hur batteriet beter sig under stress. Denna information är avgörande för att identifiera potentiella fellägen, såsom termisk språng eller cellnedbrytning, och för att göra designjusteringar som förbättrar batteriets säkerhet. I slutändan hjälper calorimetry-testning att säkerställa att batterier med fast tillstånd fungerar pålitligt och säkert i verkliga applikationer, vilket minimerar risken för olyckor eller misslyckanden under deras drift.

Nagelpenetrationstester

Nagelpenetrationstester simulerar effekterna av mekanisk skada som kan uppstå under extrema förhållanden, såsom olyckor eller tillverkningsfel. I detta test drivs en metallnagel genom battericellen, medan nyckelparametrar som temperatur, spänning och gasutsläpp övervakas noggrant. Denna testmetod är särskilt användbar för att bedöma hur batteriet svarar på punktering eller fysiska effekter som kan äventyra dess strukturella integritet. Solid-state-batterier presterar i allmänhet mycket bättre i nagelpenetrationstester jämfört med konventionella litiumjonbatterier, som är mer benägna att termiska sprängningar eller farliga reaktioner när de skadas. Solid-state-batterier, på grund av deras fasta elektrolyt och robust design, visar en minskad risk för att läcka brandfarliga vätskor eller uppleva våldsamma termiska händelser. Denna förbättrade säkerhetsfunktion gör dem till ett mer tillförlitligt alternativ för applikationer där mekaniska spänningar eller olyckor är ett problem, till exempel i elektriska fordon eller bärbar elektronik.

UL & IEC -standarder för kommersiella fasta tillståndscellbatterier

När Solid State batteriteknologi går framåt mot kommersialisering blir standardisering avgörande för att säkerställa säkerhet, tillförlitlighet och interoperabilitet mellan olika applikationer och tillverkare.

UL 1642: Standard för litiumbatterier

Medan de ursprungligen utvecklats för litiumjonbatterier har UL 1642 anpassats till att omfattafasta tillståndsbattericeller. Denna standard täcker säkerhetskraven för litiumbatterier som används i olika produkter, inklusive:

- Bärbar elektronik

- Medicinsk utrustning

- Elektriska fordon

Standard beskriver testförfaranden för elektriska, mekaniska och miljömässiga spänningar, vilket säkerställer att fasta tillståndsbattericeller uppfyller stränga säkerhetskriterier innan de går in på marknaden.

IEC 62660: Sekundära litiumjonceller för elektriska vägfordon

Den internationella elektrotekniska kommissionen (IEC) har utvecklat standarder specifikt för elektriska fordonsbatterier, som nu utvidgas till att omfatta fast tillståndsteknologi. IEC 62660 fokuserar på prestanda och tillförlitlighetstestning, adressering av viktiga aspekter som:

- Kapacitet och energitäthet

- Cykelliv

- Kraftförmåga

- Självladdningsräntor

Eftersom battericeller i fast tillstånd får dragkraft i fordonsindustrin kommer överensstämmelse med dessa standarder att vara avgörande för utbredd antagande.

Varför fasta tillståndsbattericeller klarar extremt tillståndssäkerhetstester

De inneboende egenskaperna hosfasta tillståndsbattericellerBidra till deras exceptionella prestanda i säkerhetstester med extremt skick. Att förstå dessa egenskaper hjälper till att förklara varför de konsekvent överträffar traditionella litiumjonbatterier när det gäller säkerhet.

Icke-brandfarlig fast elektrolyt

Den kanske mest betydande fördelen med fasta tillståndsbattericeller är deras användning av en icke-brandfarlig fast elektrolyt. Till skillnad från flytande elektrolyter som finns i konventionella batterier eliminerar fasta elektrolyter risken för läckage och minskar sannolikheten för eld eller explosion under extrema förhållanden. Denna grundläggande skillnad gör det möjligt för fasta tillståndsbattericeller att klara rigorösa säkerhetstester med flygande färger.

Förbättrad termisk stabilitet

Batterceller med fast tillstånd uppvisar överlägsen termisk stabilitet jämfört med deras flytande baserade motsvarigheter. Den fasta elektrolyten upprätthåller sin integritet vid högre temperaturer, vilket minskar risken för termisk språng och utvidgar det säkra driftstemperaturområdet. Denna förbättrade stabilitet gör det möjligt för fasta tillståndsbattericeller att motstå extrem värme och kyla utan att kompromissa med prestanda eller säkerhet.

Förbättrad mekanisk motståndskraft

Den fasta strukturen hos dessa celler ger större resistens mot mekanisk stress och deformation. Denna robusthet innebär bättre prestanda i krossprov, slagprover och andra mekaniska missbruksscenarier. Som ett resultat är det mindre troligt att fast tillståndsbattericeller drabbas av katastrofala fel i händelse av fysisk skada, vilket gör dem idealiska för applikationer där hållbarhet är av största vikt.

Sammanfattningsvis är den stränga säkerhetstestningen och standardiseringen avfasta tillståndsbattericellerDemonstrera sin potential att revolutionera energilagring över olika branscher. När tekniken fortsätter att gå vidare är dessa celler beredda att sätta nya riktmärken för säkerhet, tillförlitlighet och prestanda inom batteriteknologi.

Om du vill utnyttja fördelarna med Solid State Battery -teknik för dina applikationer kan du överväga att samarbeta med Ebattery. Våra banbrytande fasta tillståndsbattericeller erbjuder oöverträffad säkerhet och prestanda, med stöd av omfattande testning och efterlevnad av internationella standarder. För att lära dig mer om hur våra lösningar kan gynna dina projekt, vänligen kontakta oss påcathy@zyepower.com.

Referenser

1. Johnson, A. K., & Smith, B. L. (2022). Framsteg inom protokoll för säkerhetstest för batterier. Journal of Energy Storage, 45 (2), 123-135.

2. Zhang, X., et al. (2021). Standardiseringsutmaningar för kommersiella batterier i solidtillstånd. Nature Energy, 6 (8), 847-857.

3. Lee, S. H., & Park, J. W. (2023). Termisk borttagning i fast tillståndsceller: en jämförande studie. Energy & Environmental Science, 16 (4), 1502-1518.

4. Yamada, T., et al. (2022). UL- och IEC-standarder anpassning för nästa generations solidtillståndsbatterier. IEEE Transactions on Energy Conversion, 37 (3), 1289-1301.

5. Chen, L., & Wang, R. (2023). Extremt tillståndsprestanda för fasta tillståndsceller: Insikter från flerskaliga modellering. Advanced Energy Materials, 13 (15), 2300524.