振动和冲击对锂离子电池内部元器件的影响
锂离子电池驱动的电动微型交通工具,如电动自行车、电动滑板车和电动摩托车,在正常使用过程中会经历重大的振动和冲击。随着时间的推移,这些机械应力可能会放大产品内部缺陷,增加电池故障、过充、过热和火灾的风险。
受影响的元件
振动和冲击对锂离子电池内部受影响的主要组件包括:
电极
反复的冲击和振动会导致电极材料,主要是阳极,出现微小的裂缝。这会产生没有电气接触的“死点”和电阻增加的“热点”,从而降低电池性能和寿命。
分隔膜
电极之间的聚烯烃分隔膜会因连续的应力而疲劳和撕裂,使电极接触并引起内部短路。分隔膜也更容易堵塞,抑制离子流动。
电解液
振动会使液态电解质在电池内部晃动,磨损密封点和封装材料。电解液泄漏随着时间的推移而增加,降低了维持化学反应所需的电解液水平。
内部连接
机械应力会使电极和标签之间的焊接和连接器变松,增加充电和放电时的电阻和热量积累,导致容量减少和过热风险增加。
风险积累
随着微型交通工具电池在其寿命期内经历数百万次小型冲击和振动,上面所提到的风险会不断积累和恶化。电池会变得:
[*]由于死点、分隔膜损伤和电解液损失而不太能够保持充电能力。
[*]更容易因分隔膜撕裂和松散连接而产生内部短路。
[*]更容易因热点处电阻增加、松散连接和快速充电而过热。
[*]更容易受到热失控的影响,即温度不受控制的增加,这可能引发火灾风险。
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