O papel dos separadores em baterias de íons de lítio e testes de desligamento

As baterias de íons de lítio (LIBs) são amplamente utilizadas em muitas áreas da vida diária, por exemplo, em veículos elétricos, eletrodomésticos e ferramentas elétricas. Os LIBs, necessários para fornecer um alto nível de confiabilidade, consistem em eletrodos positivos e negativos, separadores, eletrólito, coletores e um invólucro. Os eletrodos positivo e negativo são isolados por separadores. Os separadores mantêm o isolamento elétrico enquanto permitem que os íons de lítio passem por eles, e todo o conjunto funciona como uma bateria à medida que os íons se movem pelo eletrólito. Se um LIB ficar quente devido a um mau funcionamento, os separadores se fundirão e bloquearão o movimento dos íons. Essa função, conhecida como “desligamento”, interrompe a operação da bateria e evita um estado perigoso. O teste de desligamento, que aumenta a temperatura e verifica se as características dos separadores mudam em resposta, desempenha um papel essencial para melhorar a confiabilidade do LIB.

Mecanismo LIB e função separadora
As propriedades dos separadores permitem que os íons de lítio passem por eles, mantendo o isolamento elétrico. Todo o conjunto funciona como uma bateria quando os íons de lítio se movem pelo eletrólito.

Função de desligamento dos separadores
Quando uma bateria entra em um estado de alta temperatura, seus separadores se fundem, fechando os orifícios e bloqueando o movimento dos íons de lítio. Como resultado, a bateria irá parar de funcionar para evitar um estado perigoso.

Problemas

É necessário verificar como as características do separador mudam à medida que a temperatura muda. Essas características podem ser avaliadas como as características elétricas de impedância (resistência AC) e resistência de isolamento. Um método eficaz é plotar a característica que está sendo avaliada no eixo vertical de um gráfico em função da temperatura no eixo horizontal. É comum criar esses gráficos com um software de planilha para uso como relatórios de avaliação.
No entanto, o instrumento que mede as características elétricas dos separadores e o instrumento que monitora as mudanças de temperatura por um longo período de tempo muitas vezes são instrumentos diferentes, tornando demorado integrar os dados de cada instrumento.

Solução

“Sequence Maker” é um suplemento do Excel que fornece controle integrado de instrumentos de medição. Suporta USB, RS-232C, LAN e GP-IB como interfaces de comunicação. Ele também suporta VISA, um driver de comunicação independente de modelo para instrumentos. Como ele pode procurar e conectar automaticamente instrumentos que estão conectados ao PC, você pode implementar o controle desejado anotando os comandos de controle que deseja executar na ordem em um arquivo Excel.
Por favor, prepare os instrumentos necessários de acordo com as características do separador que você deseja avaliar.
Para obter detalhes, consulte o seguinte site: https://sequencemaker.hioki.com/en/.
Clique aqui para baixar uma amostra do Excel.

Caso 1: Verificando as alterações do separador usando impedância
(Equipamento utilizado: LR8450, IM3536)

Caso 2: Verificando as alterações do separador usando a resistência de isolamento
(Equipamento utilizado: LR8450, SM7110)