Danes različna avtomobilska podjetja uporabljajo litijeve baterije v velikem obsegu v električnih baterijah, gostota energije pa postaja vse večja in višja, vendar ljudi še vedno obarvajo varnost električnih baterij in to ni dobra rešitev za varnost baterije.Toplotni beg je glavni raziskovalni predmet varnosti električnih baterij in nanj se je vredno osredotočiti.
Najprej poglejmo, kaj je toplotni beg.Toplotni beg je pojav verižne reakcije, ki ga sprožijo različni sprožilci, kar ima za posledico veliko količino toplote in škodljivih plinov, ki jih odda baterija v kratkem času, kar lahko povzroči celo požar in eksplozijo baterije v hujših primerih.Obstaja veliko razlogov za pojav toplotnega uhajanja, kot so pregrevanje, prekomerno polnjenje, notranji kratek stik, trk itd.. Toplotno uhajanje baterije se pogosto začne z razgradnjo negativnega filma SEI v baterijski celici, čemur sledi razgradnja in taljenje. diafragme, kar ima za posledico negativno elektrodo in elektrolit, čemur sledi razgradnja tako pozitivne elektrode kot elektrolita, kar sproži obsežen notranji kratek stik, ki povzroči vžig elektrolita, ki se nato razširi na druge celice in povzroči resen toplotni beg in omogočanje celotnemu paketu baterij, da proizvede spontano izgorevanje.
Vzroke za toplotni beg lahko razdelimo na notranje in zunanje vzroke.Notranji vzroki so pogosto posledica notranjih kratkih stikov;zunanji vzroki so posledica mehanske obremenitve, električne obremenitve, toplotne obremenitve itd.
Notranji kratek stik, ki je neposreden stik med pozitivnim in negativnim polom akumulatorja, se močno razlikuje glede na stopnjo stika in poznejšo sproženo reakcijo.Običajno ogromen notranji kratek stik, ki ga povzroči mehanska in toplotna obremenitev, neposredno sproži toplotni umik.Nasprotno pa so notranji kratki stiki, ki se razvijejo sami od sebe, razmeroma majhni, toplota, ki jo ustvari, pa je tako majhna, da ne sproži takojšnjega toplotnega uhajanja.Notranji samorazvoj običajno vključuje proizvodne napake, poslabšanje različnih lastnosti zaradi staranja baterije, kot je povečan notranji upor, usedline kovinskega litija zaradi dolgotrajne blage napačne uporabe itd. Sčasoma se poveča nevarnost notranjega kratkega stika, ki ga povzroči notranji vzroki se bodo postopoma povečevali.
Mehanska zloraba se nanaša na deformacijo monomera litijeve baterije in paketa baterij pod delovanjem zunanje sile ter relativno premikanje različnih delov samega.Glavne oblike proti električni celici so trk, iztiskanje in prebijanje.Na primer, tujek, ki se ga je vozilo dotaknilo pri visoki hitrosti, je neposredno povzročil propad notranje membrane akumulatorja, kar je posledično povzročilo kratek stik v akumulatorju in v kratkem času sprožilo spontano vžig.
Električna zloraba litijevih baterij na splošno vključuje zunanji kratek stik, prenapolnjenost, čezmerno izpraznjenost več oblik, ki se najverjetneje razvijejo v toplotni beg do prenapolnjenosti.Zunanji kratek stik nastane, ko sta dva prevodnika z diferenčnim tlakom povezana zunaj celice.Zunanji kratki stiki v baterijskih paketih so lahko posledica deformacije, ki jo povzročijo trki vozil, potopitev v vodo, kontaminacija vodnika ali električni udar med vzdrževanjem.Običajno toplota, ki se sprosti zaradi zunanjega kratkega stika, ne segreje baterije v nasprotju s prebojem.Pomembna povezava med zunanjim kratkim stikom in toplotnim pobegom je temperatura, ki doseže točko pregretja.Ko toplote, ki nastane zaradi zunanjega kratkega stika, ni mogoče dobro odvajati, se temperatura akumulatorja dvigne in visoka temperatura sproži toplotni umik.Zato sta prekinitev toka kratkega stika ali odvajanje odvečne toplote načina za preprečitev, da bi zunanji kratek stik povzročil nadaljnjo škodo.Prekomerno polnjenje je zaradi svoje polnosti energije ena največjih nevarnosti zlorabe električne energije.Proizvajanje toplote in plina sta dve skupni značilnosti postopka čezmernega polnjenja.Proizvodnja toplote izvira iz ohmske toplote in stranskih reakcij.Prvič, litijevi dendriti rastejo na površini anode zaradi prekomerne vdelave litija.
Ukrepi za zaščito pred toplotnim uhajanjem:
V fazi samoproizvedene toplote za zaviranje toplotnega uhajanja jedra imamo dve možnosti, ena je izboljšanje in nadgradnja materiala jedra, bistvo toplotnega uhajanja je predvsem v stabilnosti materialov pozitivne in negativne elektrode in elektrolit.V prihodnje moramo narediti še večje preboje pri prevleki katodnega materiala, modifikaciji, kompatibilnosti homogenega elektrolita in elektrode ter izboljšanju toplotne prevodnosti jedra.Ali izberite elektrolit z visoko varnostjo, da igrate učinek zaviralca gorenja.Drugič, treba je sprejeti učinkovite rešitve toplotnega upravljanja (PTC grelnik hladilne tekočine/ PTC grelnik zraka) od zunaj za zatiranje dviga temperature litij-ionske baterije, da se zagotovi, da SEI film celice ne bo dvignil do temperature raztapljanja in seveda ne bo prišlo do toplotnega uhajanja.
Čas objave: 17. marec 2023
