固体バッテリーセルの安全性テストと標準

より安全で効率的なエネルギー貯蔵ソリューションの需要が増えるにつれて、固体バッテリーセル従来のリチウムイオン電池の有望な代替品として浮上しています。これらの革新的なセルは、安全性の向上、エネルギー密度の向上、およびより長い寿命を提供します。ただし、さまざまなアプリケーションでの信頼性と安全性を確保するために、厳密なテストと標準化が不可欠です。この包括的なガイドでは、固体状態のバッテリーセルの安全性テスト手順と標準を調査し、それらの堅牢性に光を当て、広範囲にわたる採用の可能性を説明します。

固体状態のバッテリーセルは、熱暴走リスクについてどのようにテストされますか？

熱暴走は、バッテリー技術における重大な安全性の懸念であり、固体バッテリーセル例外ではありません。これらの細胞は液体電解質の対応物よりも本質的に安全ですが、極端な条件下でのパフォーマンスを検証するためには、徹底的なテストが依然として必要です。

熱生成のための熱量測定テスト

熱量測定試験は、固体バッテリーセルの熱安定性と暴走リスクを評価するために使用される重要な手法です。この方法では、さまざまな応力条件下でバッテリーによって放出される熱の量を測定します。テストされた一般的なシナリオには、加速老化が含まれます。ここでは、バッテリーが長期的な摩耗、過充電をシミュレートするために長時間使用します。ここでは、バッテリーが容量を超えて過度の電荷、外部短絡、および機械的乱用を超えて充電されます。温度の上昇を監視し、熱生成プロファイルを分析することにより、研究者はバッテリーがストレスの下でどのように動作するかについて貴重な洞察を得ることができます。この情報は、熱暴走や細胞の分解などの潜在的な故障モードを特定し、バッテリーの安全性を高める設計調整を行うために重要です。最終的に、熱量測定テストは、現実世界のアプリケーションで固形状態のバッテリーが確実に安全に機能することを保証し、運用中の事故または障害のリスクを最小限に抑えることができます。

ネイル浸透テスト

爪の浸透試験は、事故や製造欠陥など、極端な条件下で発生する可能性のある機械的損傷の影響をシミュレートします。このテストでは、金属爪がバッテリーセルを通り抜けますが、温度、電圧、ガス排出量などの重要なパラメーターが慎重に監視されます。このテスト方法は、その構造的完全性を損なう可能性のあるパンクまたは物理的影響にバッテリーがどのように反応するかを評価するのに特に役立ちます。ソリッドステートバッテリーは、一般に、従来のリチウムイオン電池と比較して、爪の浸透試験ではるかに優れたパフォーマンスを発揮します。これは、熱的な暴走や損傷したときに危険な反応を起こしやすいです。固体電解質と堅牢な設計により、固体バッテリーは、可燃性液体の漏れや暴力的な熱イベントを経験するリスクが低下しています。この強化された安全機能により、機械的なストレスや事故が電気自動車や携帯用電子機器などの懸念事項であるアプリケーションにとって、より信頼性の高いオプションになります。

市販のソリッドステートセルバッテリーのUL＆IEC標準

ソリッドステートバッテリー技術が商業化に向けて進歩するにつれて、さまざまなアプリケーションとメーカー全体の安全性、信頼性、および相互運用性を確保するために標準化が重要になります。

UL 1642：リチウム電池の標準

最初はリチウムイオン電池用に開発されましたが、UL 1642は包含するように適合しています固体バッテリーセル。この標準は、以下を含む、さまざまな製品で使用されるリチウム電池の安全要件をカバーしています。

- ポータブルエレクトロニクス

- 医療機器

- 電気自動車

標準は、電気的、機械的、環境ストレスのテスト手順を概説し、市場に参入する前に固体状態のバッテリー細胞が厳しい安全基準を満たしていることを保証します。

IEC 62660：電動車両用の二次リチウムイオン細胞

国際電気技術委員会（IEC）は、電気自動車用バッテリー専用の基準を開発しました。これらは現在、固形状態技術を含むように拡張されています。 IEC 62660は、パフォーマンスと信頼性のテストに焦点を当てており、次のような重要な側面に対処します。

- 容量とエネルギー密度

- 寿命を循環します

- 電力能力

- 自己排水率

自動車産業で固形状態のバッテリーセルが牽引力を獲得するにつれて、これらの基準の遵守は、広範囲にわたる採用に不可欠です。

ソリッドステートバッテリーセルが極端な状態の安全性テストに合格する理由

の固有の特性固体バッテリーセル極端な状態の安全性テストでの並外れたパフォーマンスに貢献します。これらの特性を理解することは、安全性の観点から従来のリチウムイオン電池を一貫して上回る理由を説明するのに役立ちます。

炎症性のない固体電解質

おそらく、固体状態のバッテリーセルの最も重要な利点は、炎症性のない固体電解質を使用することです。従来のバッテリーに見られる液体電解質とは異なり、固体電解質は漏れのリスクを排除し、極端な条件下での火災または爆発の可能性を減らします。この根本的な違いにより、固体状態のバッテリーセルは、空飛ぶ色で厳密な安全性テストに合格することができます。

熱安定性の向上

固体バッテリー細胞は、液体ベースの対応物と比較して優れた熱安定性を示します。固体電解質は、より高い温度でその完全性を維持し、熱暴走のリスクを減らし、安全な動作温度範囲を延長します。この安定性により、性能や安全性を損なうことなく、固体状態のバッテリーセルが極端な熱と寒さに耐えることができます。

機械的回復力の向上

これらの細胞の固体構造は、機械的応力と変形に対する耐性が大きくなります。この堅牢性は、クラッシュテスト、インパクトテスト、およびその他の機械的乱用シナリオのパフォーマンスの向上につながります。その結果、物理的な損傷が発生した場合、固体状態のバッテリーセルは壊滅的な失敗に苦しむ可能性が低く、耐久性が最重要であるアプリケーションに理想的になります。

結論として、厳密な安全テストと標準化固体バッテリーセルさまざまな産業にわたってエネルギー貯蔵に革命をもたらす可能性を示しています。テクノロジーが進歩し続けるにつれて、これらのセルは、バッテリー技術の安全性、信頼性、パフォーマンスのために新しいベンチマークを設定する態勢が整っています。

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参照

1.ジョンソン、A。K。、およびスミス、B。L。（2022）。固体バッテリーセル安全テストプロトコルの進歩。 Journal of Energy Storage、45（2）、123-135。

2. Zhang、X.、et al。 （2021）。市販の固体バッテリーの標準化の課題。 Nature Energy、6（8）、847-857。

3.リー、S。H。、およびパーク、J。W。（2023）。固体細胞における熱暴走緩和：比較研究。 Energy＆Environmental Science、16（4）、1502-1518。

4.山田、T。、他（2022）。 ULおよびIECの標準的な固体バッテリーに対するIEC標準適応。エネルギー変換に関するIEEEトランザクション、37（3）、1289-1301。

5. Chen、L。、＆Wang、R。（2023）。固体細胞の極端な状態性能：マルチスケールモデリングからの洞察。高度なエネルギー材料、13（15）、2300524。