2.1 Misbrukstesting
Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen (IEC), Underwriters Laboratories (UL) og Japan Battery Association (JSBA) definerte i utgangspunktet misbrukstesten for forbrukerelektronikkceller, og simulerte de ekstreme forholdene som celler kan møte under arbeid, vanligvis delt inn i termisk misbruk, elektrisk og elektrisk og mekanisk misbruk. Det vanlige termiske misbruket er hotbox-testen, det elektriske misbruket inkluderer overlading og eksterne kortslutningseksperimenter, og det mekaniske misbruket inkluderer akupunktur, ekstrudering, sjokk og vibrasjoner. Bedrifts- og industristandarder beskriver generelt et batteris respons på misbrukstesting som ingen endring, lekkasje, brenning, eksplodering osv. Temperatur-, gass- og spenningsresponser på misbruk kan også registreres basert på ekstra sensorer og deteksjonssystemer. Standarden for at batteriet skal bestå misbrukstesten er at det ikke brenner eller eksploderer. Siden misbrukstesten er rettet mot kommersielle ferdige celler og nær reelle bruksforhold, er den i dag mer en sikkerhetsteststandard for batteriindustrien enn en forskningsmetode.

2.2 EV-ARC test
Den tidlige ARC var bare egnet for å studere den termiske løpeatferden til et lite antall materialprøver. Feng et al. utviklet en metode for å bruke EV-ARC for å studere den adiabatiske termiske oppførselen til store volumceller. Prinsippet og konklusjonen til forskningsmetoden er vist i figur 6. Varmekammeret til ARC er større, så det kreves mer presis temperaturkontrollteknologi og strengere kalibreringsskjema. Basert på EV-ARC-testen kan de karakteristiske temperaturene T1, T2 og T3 til cellens termiske løping kalibreres kvantitativt, tilsvarende starttemperaturen for selvoppvarmingen av cellen, starttemperaturen til den termiske løpingen av cellen. henholdsvis cellen og den maksimale temperaturen til cellen. Sikkerhet gir en mer nøyaktig og kvantitativ evalueringsindeks. Standardiserte testbetingelser kan bidra til å etablere en enhetlig og pålitelig celletermisk runaway-atferdsdatabase, og analysere den termiske runaway-mekanismen til celler i forskjellige systemer. Disse problemene er vanskelige å kvantitativt verifisere i konvensjonelle misbrukstester.

Sammenlignet med vanlige oppvarmingsmisbrukseksperimenter er temperaturen i EV-ARC-eksperimentelle miljøet nøyaktig kontrollert av programmet, og de oppnådde testresultatene har bedre repeterbarhet og høyere datatolkbarhet. De siste årene har det blitt en viktig faktor for å evaluere og forske på cellesikkerhet. midler. Imidlertid er det adiabatiske termiske rømningsmiljøet simulert av EV-ARC fortsatt forskjellig fra den virkelige batterimisbrukstilstanden. For å evaluere den faktiske sikkerheten til battericellen, er det fortsatt behov for et stort antall testmetoder som simulerer virkelige alvorlige forhold.

2.3 Høyhastighets bildeteknologi
For mer intuitivt å forstå utviklingen av materialer og strukturer inne i batteriet under termisk løping, har forskere utviklet en transmisjonsrøntgenmikroskopi (TXM) metode som kombinerer infrarød termometri og in situ akupunktur med hjelpefunksjoner som: 7(a) til (c). På grunn av termisk løping oppstår ofte voldsomme reaksjoner i løpet av svært kort tid, ledsaget av voldsomme fase- og strukturendringer. Denne funksjonen pålegger TXM-karakteriseringsmetoden et ganske høyt tidsmessig oppløsningskrav. Antall røntgenfotoelektroner som kan sendes ut av laboratorie X-lyskilder er begrenset, og det tar lang tid å samle inn et sett med TXM-bildedata.

Siden transmisjonsprojeksjonskartet bare kan reflektere todimensjonal informasjon i en bestemt retning, er det nødvendig med databehandlingsteknologi (datatomografi, CT) hvis fordelingen av materie i et ekte tredimensjonalt rom skal kvantifiseres nøyaktig. Basert på hver 500 TXM-rekonstruksjon, kan ett røntgen-CT-resultat nå 2,5 bilder per sekund, og realisere avbildningen av den interne romlige fordelingen av batteriet med en viss tidsoppløsning. CT-resultatene kan tydelig se endringene av batterimaterialer på ulike stadier i den termiske løpsprosessen, for eksempel skade på det aktive elektrodelaget, smelting og re-agglomerering av kobberstrømkollektoren, etc.

Kombinert med projeksjonsbildene oppnådd med TXM-teknologi og resultatene av høyhastighets røntgen-CT, er det mulig å tydelig forstå feilatferden som reaksjon, gassproduksjon og strukturell skade av forskjellige materialer på forskjellige posisjoner inne i batteriet under den termiske løpsprosessen. På den annen side kan in situ-eksperimenter som akupunktur, infrarød oppvarming, ekstrudering og strekking bidra til å studere og forstå ulike makroskopiske feilatferder til batterier.

3 System termisk sikkerhet forskning
Sikkerheten til batterisystemet er det mest direkte problemet ved bruk av litiumbatterier for tiden. For tiden kan termisk løping av kommersielle celler ikke helt unngås. Å hindre termisk løpsk ekspansjon på systemnivå er en mulig sikkerhetsløsning. Kostnaden ved å gjennomføre eksperimentell forskning på systemnivå er høy, men det er uunngåelig. Ved hjelp av simulering kan systemdesignet forutses og optimaliseres på forhånd for å redusere de eksperimentelle kostnadene.

3.1 Termisk løpsk ekspansjon og brannfaretesting
De eksperimentelle forskningskostnadene og risikoen for termisk utvidelse av batterisystemet er relativt høy. Hovedmetodene er å indusere termisk løping av battericellen gjennom oppvarming, overlading og akupunktur, og bruke kontakttermoelementer, infrarød temperaturmåling og andre metoder for å studere temperaturen i batteriet. Fordelingen og endringer i systemet, kan denne metoden bare få lokal multi-punkts termisk løpsinformasjon. Testene ovenfor kan evaluere sikkerheten og risikoen for tap av kontroll for store batteripakker på et praktisk nivå, og gir viktig informasjon for sikkerhetsforbedring, tidlig varsling, brannbeskyttelse og katastrofeavhending.

3.2 Katastrofegassforskning og utforming av tidlig varslingsprogram
I prosessen med faktisk bruk og sikkerhetssvikt for batterier, er sammensetningen og genereringen av gasser viktige forskningstemaer, som er nært knyttet til tidlig varsling av termisk batteriløp, eksplosjon og brannspredning. Når det gjelder materiell natur, vil gassifiseringen av den organiske elektrolytten i batteriet og høytemperatur-sidereaksjonene til de aktive komponentene frigjøre gass. Den blandede gassen generert under oppvarmingsforhold kan analyseres ved gasskromatografi-massespektrometrispektrum, GC-MS), Fourier-transform infrarød spektroskopi (fourier transform infrarød spektroskopi, FT-IR) og andre metoder for å analysere sammensetningen. For tiden er disse gassdeteksjonsteknologiene relativt modne, men i prosessen med sikkerhetsforskning,

4. Sikkerhetsforskning av neste generasjons litiumbatterier
Forebygging, tidlig varsling og prediksjon av batterisikkerhet avhenger av en dyp forståelse av struktur-aktivitetsforholdet fra system til celle til termisk løping av materialet. Ser vi på litiumbatteribrannhendelsene som har vakt stor oppmerksomhet de siste årene, skjedde de fleste i det innledende bruksstadiet av ny teknologi og nye materialer. Etter omfattende oppmerksomhet har forskningen på sikkerheten til dette batterisystemet økt. Hysteresen mellom batterisikkerhetsforskning og batterielektrokjemisk ytelsesforskning er et særtrekk ved batterisikkerhetsforskning.

For å oppfylle kravene til høy sikkerhet og høy energitetthet brakt av elektrifiseringsbølgen, forventes det at ikke-brennbare elektrolytter eller faste elektrolytter vil bli brukt i litiumionbatterier for å fullstendig løse sikkerhetsproblemene til batterier og oppnå høy energi tetthet. Batterisikkerhet er imidlertid ikke bare knyttet til den termiske stabiliteten til materialene inne i selve batteriet, men også til samspillet mellom materialer og det komplekse miljøet inne i batteriet.

Oppsummert, for å sikre sikkerheten til batterier mens de utvikler batterier med høy energitetthet, må forskere samtidig utføre prospektiv batterisikkerhetsverifisering og forskning så snart som mulig mens de optimerer den elektrokjemiske ytelsen til celler. Bare ved å forstå den termiske sviktmekanismen til batteriet klart og grundig og faktorene som påvirker sikkerheten til forskjellige dimensjoner, kan effektiv sikkerhetsforebygging av batteriet gjøres i påføringsstadiet. Figur 8 viser den teknologiske modningssyklusen til nye materialer og teknologier på batterifeltet fra grunnforskning til masseproduksjon. Det kan sees at storskala anvendelse av en ny teknologi krever en enorm investering av arbeidskraft og materielle ressurser, og det tar tiår å oppnå masseproduksjon. Men, sikkerhetsverifiseringen av batteriet utføres ofte når batteriet er nær masseproduksjon, og det er ofte rettet mot å bestå batterisikkerhetsteststandarden, og det er umulig å systematisk og dypt forstå sikkerhetsatferden og den interne mekanismen ligger skjult farer for fremtidige sikkerhetsulykker. For det tidlige batterisystemet, på grunn av den lave energitettheten, er sikkerhetsproblemet ikke fremtredende, og energitettheten til den nyeste litiumionbattericellen kan nå mer enn 300 W·h/kg, den nye teknologien og Det nye systemet har høyere energitetthet. Disse nye teknologiene og systemene med høy energitetthet står overfor mer alvorlige sikkerhetsutfordringer. Derfor bør sikkerhetsforskningen og verifiseringstrinnene til batteriet utføres så tidlig som mulig, og batteriet bør utføres så snart som mulig etter den grunnleggende bestemmelsen av cellestrukturen. Sikkerhetstesting og mekanismeforskningsarbeid forventes å være klar i det tidlige stadiet av det virkelige masseproduksjonsstadiet, for å finne ut dets sikkerhetsegenskaper og oppførsel, og for å utforme tilsvarende beskyttelse og tidlig varslingstiltak.

For øyeblikket er ikke materialsystemet til neste generasjons kjemiske energilagringsbatteri ferdigstilt. De nye materialene som kan brukes i den nye generasjonen litiumionbatterier inkluderer litiumrike materialer, litiumfrie katodematerialer med høy kapasitet, silisiumbaserte anodematerialer, litiummetallanodematerialer og faste elektrolytter. Etc., hvis bruken av litiummetall negative elektroder vurderes, kan epitaksien til litiumbatterikonseptet utvides ytterligere. Men fra akademiske rapporters perspektiv er det få rapporter om den termiske oppførselen til nye materialer og den praktiske sikkerheten til nye systemer. For øyeblikket er sikkerhetsbevisstheten til de fleste nye litiumbatterisystemer fortsatt i det ukjente eller tidlige stadiet. Forskningsmetodene som er gjennomgått i denne artikkelen kan brukes ikke bare til å studere sikkerheten til eksisterende kommersielle litium-ion-batterier, men også for å forstå den termiske stabiliteten til nye litiumbatterimaterialsystemer på forhånd fra materialnivå, og for å forutsi cellene deres og systemer basert på simuleringsmetoder. Det har viktig veiledende betydning for å velge den tekniske ruten for neste generasjons litiumbatterier og sikre jevn implementering av nye teknologier for litiumbatterier med høy energitetthet. " Det har viktig veiledende betydning for å velge den tekniske ruten for neste generasjons litiumbatterier og sikre jevn implementering av nye teknologier for litiumbatterier med høy energitetthet. " Det har viktig veiledende betydning for å velge den tekniske ruten for neste generasjons litiumbatterier og sikre jevn implementering av nye teknologier for litiumbatterier med høy energitetthet. "