Показатели безопасности аккумуляторов оказывают существенное влияние на бесперебойную и надежную работу электромобилей, поэтому необходимы детальные испытания аккумуляторов на безопасность. Проверка безопасности аккумуляторов электромобилей включает в себя испытания на перезарядку и разрядку, испытания на короткое замыкание, испытания при высоких температурах, испытания на прокол иглы, испытания на механические характеристики, испытания на коррозионную стойкость и другие проверки.
1 Тест на перезаряд и разрядку
Для герметичных аккумуляторных батарей чрезмерная зарядка и разрядка могут вызвать быстрое накопление газа в герметичном контейнере, что приводит к быстрому увеличению внутреннего давления. Если предохранительный клапан не удастся открыть вовремя, это может привести к взрыву аккумулятора. В нормальных условиях предохранительный клапан открывается при определенном давлении, чтобы выпустить излишек газа. После выделения газа это приведет к уменьшению количества электролита, а в тяжелых случаях – к высыханию электролита, ухудшению работы аккумулятора и, в конечном итоге, к выходу из строя. При этом в процессе газовыделения выносится определенное количество электролита, а большинство электролитов представляют собой концентрированные кислоты или основания, оказывающие коррозионное воздействие на электроприборы.
Таким образом, высокопроизводительная батарея электромобиля должна иметь хорошую устойчивость к перезарядке, быть менее склонной к взрыву и быть менее склонной к утечке при определенной степени перезарядки и разрядки. Форма батареи также вряд ли изменится.
В конструкции аккумуляторов обычно используется избыточный отрицательный электрод, чтобы избежать чрезмерного скопления газа внутри аккумулятора. Чтобы избежать возникновения обратной полярности во время переразряда, защита от обратной полярности обычно реализуется путем добавления материала обратной полярности к положительному электроду.
При проведении испытаний на зарядку подходящие условия могут быть выбраны исходя из конкретного типа и модели аккумулятора. Если взять в качестве примера аккумуляторы MH-Ni, выбор тока перезарядки можно определить на основе выходной мощности источника постоянного тока.
Для некоторых аккумуляторов большой емкости (тип D, тип SC) общий источник постоянного тока не может выдавать большой ток в 1 C, поэтому в ситуациях с высоким током следует учитывать достаточные меры защиты. Для аккумуляторов сравнительно небольшой емкости можно выбрать больший множитель тока. При различных системах разряда существуют соответствующие различия в стандартах оценки перезарядной способности аккумуляторов. В практической работе используются следующие две системы перезарядки.
(1) Заряжайте батарею постоянным током 0.1 C в течение 28 дней. Во время испытания аккумулятор не должен взорваться или дать течь, а его емкость не должна быть ниже номинальной при разряде при температуре 0.2 С после зарядки.
(2) Заряжайте постоянным током 1 C в течение 5 часов, в течение первых 75 минут испытания не должно быть утечек. После этого допускается утечка, но взрыв не допускается. После зарядки разрядите при температуре 0.2 С, емкость не должна быть ниже номинальной.
Во время процесса зарядки обнаружение утечек можно проверить путем капания жидкости в точку уплотнения. Утечкой считается покраснение раствора или образование пузырьков.
При проведении теста на переразряд батареи сначала ее следует полностью зарядить, а затем выбрать соответствующие условия для разрядки. Существует два наиболее часто используемых условия тестирования.
(1) Подключите батарею последовательно со стандартным резистором (около 10 Ом, выбирается в зависимости от модели батареи) и непрерывно разряжайте в течение 24 часов. В процессе разрядки аккумулятор не должен взрываться или течь, а его емкость не должна быть менее 90 % от номинальной емкости после чрезмерного разряда.
(2) Сначала разрядите батарею при температуре от 1°С до 0 В, затем разрядите ее при температуре от 0.2°С до 0 В, а затем принудительно разряжайте при температуре 1°С в течение 6 часов. Аккумулятор не должен взорваться, но допускается протечка или деформация. После тестирования аккумулятор нельзя использовать повторно.
Для батареи обычно используется метод проверки ее способности противостоять утечке.
2 Испытание на короткое замыкание
В случае короткого замыкания аккумуляторы электромобилей могут генерировать большой ток, который может мгновенно повысить температуру аккумулятора и даже вызвать закипание электролита или плавление уплотнительного кольца. Таким образом, во время испытания на короткое замыкание на батарею может возникнуть разбрызгивание щелочи, утечка и другие ситуации. Обычно следует принимать хорошие защитные меры.
Обычным условием испытания является полная зарядка аккумулятора и короткое замыкание двух полюсов аккумулятора при комнатной температуре на 1 час. Утечка допускается, но аккумулятор не должен загореться или взорваться.
3 Испытание на устойчивость к высоким температурам
Как правило, батареи запрещено сжигать, поскольку они могут подвергаться определенным изменениям и могут взорваться при более высоких температурах. Поэтому необходимо проверять безопасность аккумуляторов при соответствующих температурах.
Общий температурный диапазон испытаний разделен на зону высокой температуры и зону низкой температуры. Зона высокой температуры подвергается воздействию огня для испытаний, а зона низкой температуры составляет 100-200 ℃. Обычные условия низкотемпературных испытаний следующие.
(1) Полностью заряженную батарею (100 ℃) следует хранить в течение 2 часов, при этом не должно быть никаких взрывов или утечек.
(2) Полностью заряженную батарею следует хранить в камере с постоянной температурой 150 ℃ в течение 10 минут, при этом не должно быть никаких взрывов или утечек.
Внутреннее сопротивление и напряжение холостого хода батареи претерпят определенные изменения после прохождения испытания в зоне низких температур, но батарею все равно можно будет продолжать использовать. Испытание аккумуляторов в зонах с высокой температурой является разрушительным, и проверенный аккумулятор больше нельзя будет использовать. После возгорания аккумулятора температура может достигать 800 ℃, а уплотнительное кольцо и другие пластмассы внутри аккумулятора плавятся и загораются. Допускается осаждение газов, но взрыв не должен произойти.
аккумулятор 4 электромобиля тест на проникновение гвоздя
При воздействии на аккумуляторы электромобиля острых предметов снаружи корпус может быть проколот. Если проколотый предмет является проводящим, между положительным и отрицательным электродами может возникнуть короткое замыкание, представляющее определенную опасность. Поэтому для батарей, используемых в некоторых особых случаях, также следует проводить эксперименты на прокол, и перед испытаниями на сверление батарея должна находиться в полностью заряженном состоянии. Условия испытаний следующие: диаметр иглы φ. Проткните аккумулятор в направлении диаметра диаметром 1.0 мм. После прокалывания аккумулятор не должен взорваться, но допускаются протечки и нагрев.
5 Механические свойства
Механические свойства включают испытания на устойчивость к столкновению, ударопрочность и устойчивость к вибрации. Обычно используемыми методами проверки механических свойств являются испытания на столкновение.
Тест на столкновение
Сначала зарядите аккумулятор и после теста разрядите его постоянным током 0.2 С. Метод 1 требует, чтобы разрядная емкость после испытания не была ниже номинальной; Метод 2 требует, чтобы не было существенной разницы в потере емкости батареи после теста и до него. После теста аккумулятор не деформируется и не протекает. Образец батареи, используемый для испытаний на столкновение, должен быть закреплен на ударном столе по половине вертикальной оси и по половине параллельной оси испытания. Испытание механических характеристик также можно провести с помощью простых испытаний на столкновение, при которых батарею можно случайно уронить с высоты 1 м в разных направлениях на дубовую доску толщиной 2 см четыре раза. После эксперимента не должно быть никаких визуальных изменений или протечек во внешнем виде аккумулятора. Кроме того, напряжение аккумулятора и внутреннее сопротивление не должны меняться.
6 Испытание на коррозионную стойкость
Обычно используемые методы испытаний на коррозию включают электрохимические испытания, испытания в солевом тумане и т. д. Эксперимент проводился в камере с солевым туманом. Поместите батарею в испытательную камеру, распылите в нее распыленный тестовый раствор, и мелкий туман равномерно осядет на поверхности образца под собственным весом. Испытуемый раствор представляет собой 5%-ный раствор NaCl (мас.%) с общим содержанием твердых веществ не более 20%/(мкг/г), pH 6.5-7.2. Во время эксперимента температура внутри солевого тумана оставалась постоянной на уровне (35 ± 1) ℃. Аккумулятор выдерживают в камере соляного тумана в течение 48 часов.
После теста не должно быть существенной разницы в емкости аккумулятора. Небольшое количество ржавчины допускается на верхней (уплотнительной) и нижней части аккумулятора, но не должно быть перфорации или явно выраженной точечной коррозии. Аккумулятор не должен протекать или взрываться.