Danas razne automobilske kompanije u velikoj meri koriste litijumske baterije u električnim baterijama, a gustina energije je sve veća i veća, ali ljudi su još uvek obojeni bezbednošću akumulatora, i to nije dobro rešenje za bezbednost baterije.Toplotni bijeg je glavni predmet istraživanja sigurnosti akumulatora i na njega se vrijedi fokusirati.
Prije svega, hajde da shvatimo šta je termički bijeg.Termički bijeg je pojava lančane reakcije koju pokreću različiti okidači, što rezultira velikom količinom topline i štetnih plinova koje emituje baterija u kratkom vremenskom periodu, što čak može uzrokovati da se baterija zapali i eksplodira u teškim slučajevima.Postoji mnogo razloga za nastanak termičkog bežanja, kao što su pregrijavanje, prekomerno punjenje, unutrašnji kratki spoj, sudar, itd. Termički bekstvo baterije često počinje razgradnjom negativnog SEI filma u ćeliji baterije, nakon čega sledi raspadanje i topljenje dijafragme, što za posljedicu ima negativnu elektrodu i elektrolit, nakon čega slijedi raspadanje i pozitivne elektrode i elektrolita, čime se pokreće unutrašnji kratki spoj velikih razmjera, uzrokujući sagorijevanje elektrolita, koji se zatim širi na druge ćelije, uzrokujući ozbiljan termalni bijeg i omogućavanje cjelokupnom baterijskom paketu da proizvede spontano sagorijevanje.
Uzroci toplotnog bijega mogu se podijeliti na unutrašnje i vanjske uzroke.Unutrašnji uzroci su često zbog unutrašnjih kratkih spojeva;vanjski uzroci su posljedica mehaničkog zlostavljanja, električnog zlostavljanja, termičkog zlostavljanja, itd.
Unutrašnji kratki spoj, koji je direktan kontakt između pozitivnog i negativnog terminala baterije, uvelike varira u stupnju kontakta i naknadnoj reakciji koja se pokreće.Obično veliki unutrašnji kratki spoj uzrokovan mehaničkim i termičkim zlostavljanjem direktno će pokrenuti termalni bijeg.Nasuprot tome, unutrašnji kratki spojevi koji se razvijaju sami po sebi su relativno mali, a toplota koju stvara je toliko mala da ne izaziva odmah termalni bijeg.Interni samorazvoj obično uključuje greške u proizvodnji, pogoršanje različitih svojstava uzrokovanih starenjem baterije, kao što su povećani unutrašnji otpor, naslage litij metala uzrokovane dugotrajnom blagom zloupotrebom, itd. Kako se vrijeme akumulira, rizik od unutrašnjeg kratkog spoja uzrokovanog takvim unutrašnji uzroci će se postepeno povećavati.
Mehanička zloupotreba, odnosi se na deformaciju monomera litijumske baterije i baterijskog paketa pod dejstvom vanjske sile, i relativno pomeranje različitih njenih delova.Glavni oblici protiv električne ćelije uključuju sudar, ekstruziju i probijanje.Na primjer, strano tijelo koje je vozilo dodirnulo velikom brzinom direktno je dovelo do kolapsa unutrašnje membrane akumulatora, što je zauzvrat izazvalo kratki spoj unutar akumulatora i pokrenulo spontano izgaranje u kratkom vremenskom periodu.
Električna zloupotreba litijumskih baterija općenito uključuje vanjski kratki spoj, prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje u nekoliko oblika, što će se najvjerovatnije razviti u termički bijeg do prekomjernog punjenja.Eksterni kratki spoj nastaje kada su dva vodiča sa diferencijalnim pritiskom spojena izvan ćelije.Vanjski kratki spojevi u baterijskim paketima mogu biti posljedica deformacije uzrokovane sudarima vozila, uranjanjem u vodu, kontaminacijom vodiča ili strujnim udarom tokom održavanja.Tipično, toplina koja se oslobađa od vanjskog kratkog spoja ne zagrijava bateriju za razliku od bušenja.Važna veza između vanjskog kratkog spoja i termičkog bijega je temperatura koja dostiže tačku pregrijavanja.Kada se toplina stvorena vanjskim kratkim spojem ne može dobro raspršiti, temperatura baterije raste i visoka temperatura pokreće toplinski bijeg.Stoga, prekid struje kratkog spoja ili odvođenje viška topline su načini za sprječavanje vanjskog kratkog spoja od daljnjeg oštećenja.Prekomjerno punjenje, zbog pune energije, jedna je od najvećih opasnosti od zloupotrebe električne energije.Proizvodnja toplote i gasa su dve uobičajene karakteristike procesa prekomernog punjenja.Generisanje toplote dolazi od omske toplote i nuspojava.Prvo, litijevi dendriti rastu na površini anode zbog prekomjernog ugradnje litija.
Mjere zaštite od termičkog bijega:
U fazi samostalno generirane topline da inhibiramo toplinsko bježanje jezgre, imamo dvije opcije, jedna je poboljšati i nadograditi materijal jezgre, suština termičkog bijega uglavnom leži u stabilnosti materijala pozitivne i negativne elektrode i elektrolit.U budućnosti, također moramo napraviti veći napredak u oblaganju katodnog materijala, modifikaciji, kompatibilnosti homogenog elektrolita i elektrode, te poboljšanju toplinske provodljivosti jezgra.Ili odaberite elektrolit s visokom sigurnošću kako biste igrali efekat usporivača plamena.Drugo, potrebno je usvojiti efikasna rješenja za upravljanje toplinom (PTC grijač rashladne tekućine/ PTC grijač zraka) izvana kako bi se suzbio porast temperature Li-ion baterije, kako bi se osiguralo da SEI film ćelije neće porasti do temperature rastvaranja, i naravno, neće doći do termičkog bijega.
Vrijeme objave: Mar-17-2023
