リチウムイオン電池の安全性と信頼性の評価に関する調査

2018年7月20日、深センの坪山で第2回中国新エネルギー車試験評価技術開発サミットフォーラムが開催されました。このフォーラムは、深セン坪山区科学技術革新サービス庁が指揮し、重慶車検研究所と電気自動車資源ネットワークが共同で開催しました。電気自動車の場合、現在の主な問題は、バッテリーの高コスト、走行距離の不安、信頼性の問題です。このフォーラムでは、清華大学原子力エネルギー新エネルギー技術研究所の新エネルギー材料化学研究室の所長であるHexiangmingが、主にパワーセルの安全性と信頼性を分析しました。

現在、パワーセルによる安全事故が多発していることから、安全事故で発生したリチウムイオン電池は、これまでに安全認証を取得していることは注目に値します。発生の理由は基本的に、完全に排除することができないように思われる予測できない内部短絡によって引き起こされます。安全事故の原因となるバッテリーはすべて、製造時に認定されています。だから問題は何ですか？

安全性と信頼性の概念

パワーセルの安全性は、主に2つの側面に分けられます。制御不能な熱の乱用と制御不能な自己誘導熱です。熱暴走の乱用は予測可能であり、テストによって評価でき、保護対策によって改善できます。自己誘発熱暴走は予測不可能であり、テストによって評価することも、品質管理によって完全に排除することもできません。現在、すべての安全対策でリチウムイオン電池の安全上の問題を完全に排除することはできません。

Hexiangming氏は、内部短絡によって引き起こされた事故、つまり自己誘発熱暴走は、製品の品質の問題ではなく、信頼性の問題であると述べました。製品の品質は、製品の固有の特性のセットであり、顧客やその他の利害関係者の要件を満たす製品の能力を表します。製品の固有の特性には、パフォーマンス特性（パフォーマンス指標、特殊性-信頼性、保守性、およびサポート）が含まれます。製品の信頼性とは、製品のパフォーマンスを長期間維持する能力です。言い換えれば、パフォーマンスを長期間維持することは失敗することではありません。故障または故障は迅速に修復でき、製品の重要な品質機能です。製品の高い信頼性と良好な保守を確保するために、製品開発では信頼性、保守設計、テスト、および管理を実行する必要があります。

リチウムイオン電池の安全性と信頼性の定義

リチウムイオン電池の安全性と信頼性とは、リチウムイオン電池が通常の動作条件下で熱を失わない確率を指します。バッテリーの安全事故は、バッテリーの極端な故障イベントです。信頼性の見積もりは、大型リチウムイオン電池の設計におけるボトルネックの問題です。 Hexiangmingは、これは主に、人々の電池に対する理解がまだ非常に限られており、この技術研究における実験的および理論的蓄積が十分でないという事実によるものと考えています。しかし、工学の分野では、分析することが非常に重要であり、必要です。バッテリーの潜在的な故障モードと対応する緩和策を開発します。

リチウムイオン電池の安全性と信頼性の評価に関する調査

Hexiangmingは、潜在的な熱暴走を回避するために、最初に防ぐべきことは、リチウムイオン電池の潜在的な安全障害の理由を見つけ、リチウムイオン電池の安全障害の潜在的なテスト方法を見つけ、何ができるかを見つけることであると述べましたこれらの潜在的な安全障害を防止または軽減します。安全後の故障による損傷を回避または軽減するための対策を設計します。

リチウムイオン電池の安全性の失敗には多くの潜在的な理由があります。 Hexiangmingは、主に局所的な過熱、リチウムの負極分析、金属粒子の異物、ダイアフラムの欠陥、設計/製造の欠陥、電極の変形、および微小短絡が含まれると述べました。局所的な過熱がT1を超えると、バッテリーは自発的な発熱「連鎖」化学反応を維持し、最終的に熱暴走につながる可能性があります。リチウムと電解質の反応は発熱し、局所的な過熱、リチウム樹枝状のリチウムの堆積、短絡を引き起こし、局所的な過熱を引き起こします。肉眼では見えない小さな金属汚染物質でさえ、内部短絡を引き起こす可能性があります。ダイヤフラムに関しては、Kongdusaiが原因である可能性があり、プラグホールの周りにリチウムが流出します。ポーラーフィルムでは、内部応力の変化、ポーラー変形、または充電と放電の過程でのポーラーフィルムの膨張と収縮により、内部短絡が発生します。

リチウムイオン電池の安全故障の潜在的な試験および評価方法

リチウムイオン電池の安全障害の潜在的な原因により、内部短絡、熱安定性、リチウム析出、および異常な極性位置の4つのカテゴリに分類できます。したがって、現在のリチウムイオン電池の「安全性と信頼性」は、微小短絡試験、熱安定性試験、リチウム抽出試験、CT試験で評価することができます。このようにして、バッテリーの信頼性と故障をある程度見つけることができ、バッテリーの信頼性レベルをさらに向上させることができます。 Hexiangmingは、日本のバッテリーは現在安全性と信頼性の点で最高であり、中国と韓国は同じレベルのバッテリーを持っていると信じています。

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