Princíp testovania:Starnutie lítium-iónovej batérie{0} je v podstate proces znižovania výkonu chemického systému v prostredí s cyklickým nabíjaním, -vybíjaním alebo pri vysokej{2}} teplote. To zahŕňa poškodenie štruktúry materiálu elektródy, rozklad elektrolytu a zhrubnutie filmu SEI. Testovanie starnutia urýchľuje tieto reakcie a skracuje cyklus hodnotenia. Napríklad prostredie s vysokou-teplotou (ako je 55 stupňov -85 stupňov ) môže urýchliť mieru vedľajších reakcií, čím sa niekoľko týždňov testovania rovná niekoľkým rokom skutočného používania.
Po zložení musia lítium{0}}iónové batérie prejsť pred odoslaním testom starnutia v komore na starnutie. Ide o základný a kľúčový krok pri zaistení bezpečnosti, spoľahlivosti a stability výkonu batérie. Prostredníctvom testov, ako je životnosť cyklu, vysoká/nízka teplota, skladovanie a simulované komplexné prostredia, sa potenciálne chyby odhalia včas, čím sa eliminujú chybné produkty a stabilizuje sa celkový výkon batérie.
ACEY-BA3020-18stroj na starnutie batérieje určený na vyhodnotenie charakteristík starnutia rôznych typov batérií vrátane ternárnych batérií, lítium-železofosfátových, olovených-kyselinových a nikel{1}}metalhydridových/niklových-kadmiových. Testovacie položky zahŕňajú ochranné napätie pri nabíjaní, ochranné napätie pri vybíjaní a meranie kapacity. Systém podporuje štyri typy testovacích fáz: nabíjanie, vybíjanie, skladovanie (doby odpočinku) a cyklovanie.
Lítium{0}}iónová batéria pozostáva z viacerých častí vrátane článkov, BMS/ochrannej dosky, konektorov, krytu a pomocných materiálov. Počas výroby sa môžu vyskytnúť skryté chyby. Tieto skryté problémy sa spočiatku ťažko zisťujú, ale môžu rýchlo viesť k poruchám počas aplikácie produktu. Kľúčom k testovaniu starnutia je odhaliť všetky chyby pred odoslaním batérií. Napríklad na úrovni článku sa môžu skryté problémy, ako sú mikro-skraty, poškodenie separátora a uvoľňovanie aktívneho materiálu, zdať pri počiatočnom testovaní normálne, ale môžu ľahko viesť k poklesu kapacity, abnormálnemu napätiu alebo dokonca k úniku alebo vydutiu pri cyklickom nabíjaní,-vybíjaní alebo pri vysokých{7}}teplotách. Na štrukturálnej a spojovacej úrovni môžu problémy ako zlé zváranie, uvoľnené spoje alebo nadmerný kontaktný odpor akumulovať teplo počas starnutia, čo môže spôsobiť roztavenie rozhrania, lokálne prehriatie batérie a v závažných prípadoch aj lokalizovanú abláciu alebo tepelný únik. Ochranná doska BMS môže mať aj odchýlky parametrov, abnormálne vyrovnanie alebo prerušenia komunikácie, ktoré môžu byť vyvolané abnormálnymi cyklami nabíjania{10}}vybíjania počas starnutia. Použitím viac{12}}zloženého testovania vrátane vysokej{13}}teploty, viacnásobného{14}}nabíjania{15}}vybíjania a statického umiestňovania proces starnutia zosilňuje tieto riziká skorého zlyhania, umožňuje presné skríning chybných produktov a zabraňuje tomu, aby sa na trh dostali neštandardné produkty a spôsobili bezpečnostné nehody alebo odchýlky vo výkone.
V počiatočných fázach lítium{0}}iónové batérie často vykazujú nestabilný výkon, najmä preto, že film SEI v článkoch nemusí byť úplne vytvorený. Po zostavení balenia sú nevyhnutné mierne rozdiely vo výkone medzi bunkami a proces starnutia efektívne zlepšuje výkon. Film SEI vytvorený po prvom cykle nabíjania a vybíjania článku môže byť voľný a nerovnomerný. Cykly starnutia využívajúce nabíjanie a vybíjanie pri nízkom prúde{4}} môžu stabilizovať film SEI, čím sa zníži pokles kapacity počas následného používania (zabráni rýchlej strate energie ihneď po aktivácii používateľom). Dokonca aj po počiatočnom skríningu môže mať viacero buniek v balení stále malé rozdiely v kapacite a vnútornom odpore. Počas starnutia cykly nabíjania a vybíjania spôsobia, že slabšie články budú vykazovať rýchlejší pokles kapacity, čo uľahčí ďalšiu kalibráciu pomocou vyrovnávacej funkcie BMS. Tým sa znižuje riziko, že jeden článok spôsobí zlyhanie celej batérie počas následného používania.
Lítium{0}}iónové batérie musia odolať rôznym aplikačným prostrediam. Testy starnutia simulujú vysoké/nízke teploty, nepretržitú prevádzku a komplexné scenáre používania na overenie prispôsobivosti batérie v rôznych podmienkach. Napríklad automobilové batérie musia vydržať vysoké/nízke teploty. Starnúce komory môžu pri vysokých/nízkych teplotách otestovať účinnosť nabíjania/vybíjania, zachovanie kapacity a adaptabilitu BMS pri extrémnych teplotách (napr. či nie je nesprávne spustená ochrana proti nízkej teplote). Na druhej strane batérie na akumuláciu energie vyžadujú dlhodobú-stabilitu napätia a kontrolu samo{9}}vybíjania pri udržiavacom nabíjaní, aby sa zabezpečilo, že pri skutočnom používaní nedôjde k príliš rýchlej strate energie alebo prebitiu.
Medzinárodné aj domáce normy, ako napríklad IEC 62133, UN38.3 a GB/T 31467.3, jasne stanovujú, že lítiové batérie musia pred opustením továrne prejsť testami starnutia. Toto nie je len povinná štandardná požiadavka, ale aj kľúčové opatrenie pre spoločnosti, aby prevzali zodpovednosť za kvalitu výrobkov a zabezpečili bezpečnosť používateľov.
V súhrne, testovanie v starnúcej komore je „poslednou kontrolou“ lítiových batérií predtým, ako opustia továreň: hoci tento krok vyžaduje ďalšie 1-3 dni, môže zabrániť zlyhaniu koncového produktu a bezpečnostným rizikám zo zdroja a je nevyhnutnou kontrolou kvality a základným krokom vo výrobnom systéme priemyslu lítiových batérií.
