Obecnie różne firmy samochodowe na szeroką skalę wykorzystują baterie litowe w akumulatorach zasilających, a gęstość energii jest coraz większa, ale ludzie nadal są zaniepokojeni bezpieczeństwem akumulatorów zasilających i nie jest to dobre rozwiązanie dla bezpieczeństwa baterie.Ucieczka termiczna jest głównym obiektem badań bezpieczeństwa akumulatorów zasilających i na nim warto się skupić.
Przede wszystkim zrozummy, czym jest niestabilność termiczna.Ucieczka termiczna to zjawisko reakcji łańcuchowej wywoływane przez różne czynniki wyzwalające, w wyniku którego w krótkim czasie z akumulatora wydziela się duża ilość ciepła i szkodliwych gazów, co w poważnych przypadkach może nawet spowodować zapalenie się akumulatora i jego eksplozję.Istnieje wiele przyczyn występowania niestabilności termicznej, takich jak przegrzanie, przeładowanie, zwarcie wewnętrzne, kolizja itp. Niekontrolowana niekontrolowana temperatura akumulatora często zaczyna się od rozkładu ujemnej warstwy SEI w ogniwie akumulatora, po czym następuje rozkład i stopienie membrany, w wyniku czego powstaje elektroda ujemna i elektrolit, po czym następuje rozkład zarówno elektrody dodatniej, jak i elektrolitu, powodując w ten sposób wewnętrzne zwarcie na dużą skalę, powodując spalenie elektrolitu, który następnie rozprzestrzenia się na inne ogniwa, powodując poważną niestabilność cieplną i umożliwienie samozapłonu całego zestawu akumulatorów.
Przyczyny niekontrolowanej temperatury można podzielić na przyczyny wewnętrzne i zewnętrzne.Przyczyny wewnętrzne są często spowodowane wewnętrznymi zwarciami;przyczyny zewnętrzne są spowodowane nadużyciami mechanicznymi, nadużyciami elektrycznymi, nadużyciami termicznymi itp.
Wewnętrzne zwarcie, czyli bezpośredni kontakt między dodatnim i ujemnym zaciskiem akumulatora, różni się znacznie stopniem kontaktu i wywołaną później reakcją.Zwykle masywne zwarcie wewnętrzne spowodowane nadużyciami mechanicznymi i termicznymi bezpośrednio powoduje niekontrolowaną niestabilność termiczną.Natomiast zwarcia wewnętrzne, które powstają samoistnie, są stosunkowo niewielkie, a wytwarzane przez nie ciepło jest tak małe, że nie powoduje natychmiastowej niekontrolowanej niestabilności termicznej.Samorozwój wewnętrzny zwykle obejmuje wady produkcyjne, pogorszenie różnych właściwości spowodowane starzeniem się baterii, takie jak zwiększona rezystancja wewnętrzna, osady litowo-metaliczne spowodowane długotrwałym, łagodnym niewłaściwym użytkowaniem itp. W miarę upływu czasu ryzyko wewnętrznego zwarcia spowodowanego takimi przyczyny wewnętrzne będą stopniowo narastać.
Nadużycie mechaniczne odnosi się do odkształcenia monomeru baterii litowej i zestawu baterii pod wpływem siły zewnętrznej oraz względnego przemieszczenia różnych jej części.Do głównych form działania ogniwa elektrycznego zalicza się zderzenie, wytłaczanie i przebicie.Przykładowo, obcy przedmiot, którego dotknął pojazd przy dużej prędkości, bezpośrednio doprowadził do zapadnięcia się wewnętrznej membrany akumulatora, co z kolei spowodowało zwarcie w akumulatorze i w krótkim czasie wywołało samozapłon.
Nadużycia elektryczne akumulatorów litowych zazwyczaj obejmują zewnętrzne zwarcie, przeładowanie, nadmierne rozładowanie w kilku postaciach, które najprawdopodobniej przekształci się w niekontrolowaną przegrzanie i przeładowanie.Zwarcie zewnętrzne ma miejsce, gdy na zewnątrz ogniwa zostaną podłączone dwa przewody o różnicy ciśnień.Zewnętrzne zwarcia akumulatorów mogą wynikać z odkształceń spowodowanych kolizjami pojazdów, zanurzeniem w wodzie, zanieczyszczeniem przewodów lub porażeniem prądem podczas konserwacji.Zwykle ciepło uwalniane w wyniku zewnętrznego zwarcia nie nagrzewa akumulatora w przeciwieństwie do przebicia.Ważnym ogniwem pomiędzy zewnętrznym zwarciem a niekontrolowaną temperaturą jest temperatura osiągająca punkt przegrzania.Dzieje się tak, gdy ciepło wytworzone przez zewnętrzne zwarcie nie może zostać dobrze odprowadzone, temperatura akumulatora wzrasta, a wysoka temperatura powoduje niekontrolowaną niestabilność cieplną.Dlatego odcięcie prądu zwarciowego lub odprowadzenie nadmiaru ciepła to sposoby na powstrzymanie zewnętrznego zwarcia przed powodowaniem dalszych uszkodzeń.Przeładowanie, ze względu na dużą ilość energii, jest jednym z największych zagrożeń związanych z nadużyciami elektrycznymi.Wytwarzanie ciepła i gazu to dwie wspólne cechy procesu przeładowania.Wytwarzanie ciepła pochodzi z ciepła omowego i reakcji ubocznych.Po pierwsze, dendryty litu rosną na powierzchni anody w wyniku nadmiernego osadzania litu.
Środki ochrony przed niekontrolowaną temperaturą:
Na etapie samogenerującego się ciepła, mającego na celu zahamowanie niekontrolowanej ucieczki termicznej rdzenia, mamy dwie możliwości: jedna to ulepszenie i ulepszenie materiału rdzenia, istota niekontrolowanej niekontrolowanej temperatury polega głównie na stabilności materiałów elektrody dodatniej i ujemnej oraz elektrolit.W przyszłości musimy także dokonać większych przełomów w powlekaniu materiału katody, modyfikacji, kompatybilności jednorodnego elektrolitu i elektrody oraz poprawie przewodności cieplnej rdzenia.Lub wybierz elektrolit o wysokim bezpieczeństwie, aby uzyskać efekt środka zmniejszającego palność.Po drugie, konieczne jest przyjęcie efektywnych rozwiązań w zakresie zarządzania ciepłem (Podgrzewacz płynu chłodzącego PTC/ Nagrzewnica powietrza PTC) z zewnątrz, aby stłumić wzrost temperatury akumulatora litowo-jonowego, aby zapewnić, że warstwa SEI ogniwa nie wzrośnie do temperatury rozpuszczania i naturalnie nie nastąpi niekontrolowana utrata ciepła.
Czas publikacji: 17 marca 2023 r
