Astăzi, diverse companii auto utilizează baterii cu litiu pe scară largă în bateriile electrice, iar densitatea energiei este din ce în ce mai mare, însă oamenii sunt încă influențați de siguranța bateriilor electrice, aceasta nefiind o soluție bună pentru siguranța acestora. Congestionarea termică este principalul obiect de cercetare în domeniul siguranței bateriilor electrice și merită să ne concentrăm asupra acestuia.
În primul rând, să înțelegem ce este fuga termică. Fuga termică este un fenomen de reacție în lanț declanșat de diverși factori, rezultând o cantitate mare de căldură și gaze nocive emise de baterie într-o perioadă scurtă de timp, ceea ce poate provoca chiar și aprinderea și explozia bateriei în cazuri grave. Există multe motive pentru apariția fugii termice, cum ar fi supraîncălzirea, supraîncărcarea, scurtcircuitul intern, coliziunea etc. Fuga termică a bateriei începe adesea de la descompunerea peliculei SEI negative din celula bateriei, urmată de descompunerea și topirea diafragmei, rezultând electrodul negativ și electrolitul, urmată de descompunerea atât a electrodului pozitiv, cât și a electrolitului, declanșând astfel un scurtcircuit intern la scară largă, provocând arderea electrolitului, care apoi se răspândește la alte celule, provocând o fuga termică gravă și permițând întregului pachet de baterii să producă o combustie spontană.
Cauzele fugii termice pot fi împărțite în cauze interne și externe. Cauzele interne sunt adesea cauzate de scurtcircuite interne; cauzele externe sunt cauzate de suprasolicitare mecanică, suprasolicitare electrică, suprasolicitare termică etc.
Un scurtcircuit intern, care este un contact direct între bornele pozitiv și negativ ale bateriei, variază foarte mult în ceea ce privește gradul de contact și reacția ulterioară declanșată. De obicei, un scurtcircuit intern masiv cauzat de abuzuri mecanice și termice va declanșa direct o fugă termică. În schimb, scurtcircuitele interne care se dezvoltă singure sunt relativ minore, iar căldura pe care o generează este atât de mică încât nu declanșează imediat o fugă termică. Autodezvoltarea internă include de obicei defecte de fabricație, deteriorarea diferitelor proprietăți cauzate de îmbătrânirea bateriei, cum ar fi creșterea rezistenței interne, depuneri de litiu metalic cauzate de utilizarea necorespunzătoare ușoară pe termen lung etc. Pe măsură ce timpul trece, riscul de scurtcircuit intern cauzat de astfel de cauze interne va crește treptat.
Abuzul mecanic se referă la deformarea monomerului bateriei cu litiu și a pachetului de baterii sub acțiunea forței externe și la deplasarea relativă a diferitelor părți ale acesteia. Principalele forme de acțiune împotriva celulei electrice includ coliziunea, extrudarea și perforarea. De exemplu, un obiect străin atins de vehicul la viteză mare a dus direct la prăbușirea diafragmei interne a bateriei, ceea ce, la rândul său, a provocat un scurtcircuit în interiorul bateriei și a declanșat o combustie spontană într-o perioadă scurtă de timp.
Abuzul electric al bateriilor cu litiu include, în general, scurtcircuit extern, supraîncărcare, supradescărcare în diverse forme, care sunt cel mai probabil să se transforme în fugă termică și apoi în supraîncărcare. Scurtcircuitul extern apare atunci când doi conductori cu presiune diferențială sunt conectați în afara celulei. Scurtcircuitele externe din pachetele de baterii pot fi cauzate de deformări cauzate de coliziuni ale vehiculelor, imersie în apă, contaminarea conductorilor sau șoc electric în timpul întreținerii. De obicei, căldura eliberată dintr-un scurtcircuit extern nu încălzește bateria, spre deosebire de o perforare. Legătura importantă dintre un scurtcircuit extern și fuga termică este temperatura care atinge punctul de supraîncălzire. Atunci când căldura generată de scurtcircuitul extern nu poate fi disipată bine, temperatura bateriei crește, iar temperatura ridicată declanșează fuga termică. Prin urmare, întreruperea curentului de scurtcircuit sau disiparea excesului de căldură sunt modalități de a împiedica scurtcircuitul extern să producă daune suplimentare. Supraîncărcarea, datorită conținutului său energetic ridicat, este unul dintre cele mai mari pericole ale abuzului electric. Generarea de căldură și gaze sunt două caracteristici comune ale procesului de supraîncărcare. Generarea de căldură provine din căldura ohmică și reacțiile secundare. În primul rând, dendritele de litiu cresc pe suprafața anodică din cauza încorporării excesive de litiu.
Măsuri de protecție împotriva dezechilibrului termic:
În etapa de autogenerare a căldurii pentru a inhiba fuga termică a miezului, avem două opțiuni. Una este îmbunătățirea și modernizarea materialului miezului, esența fugii termice constând în principal în stabilitatea materialelor electrozilor pozitivi și negativi și a electrolitului. În viitor, trebuie să facem progrese și mai mari în ceea ce privește acoperirea materialului catodic, modificarea, compatibilitatea electrolitului omogen cu electrodul și îmbunătățirea conductivității termice a miezului. Sau să alegem electroliți cu siguranță ridicată pentru a avea efectul de ignifugare. În al doilea rând, este necesar să se adopte soluții eficiente de management termic.Încălzitor de lichid de răcire PTC/ Încălzitor de aer PTC) din exterior pentru a suprima creșterea temperaturii bateriei Li-ion, astfel încât să se asigure că pelicula SEI a celulei nu va ajunge la temperatura de dizolvare și, în mod natural, nu va avea loc o fuga termică.
Data publicării: 17 martie 2023
