Днес различни автомобилни компании използват литиеви батерии в голям мащаб в батериите за захранване, а енергийната плътност става все по-висока, но хората все още са обезпокоени от безопасността на батериите и това не е добро решение за тяхната безопасност. Термичното изпускане е основният обект на изследване на безопасността на батериите и си струва да се съсредоточим върху него.
Първо, нека разберем какво е термично бягство. Термичното бягство е верижна реакция, предизвикана от различни фактори, водещи до отделяне на голямо количество топлина и вредни газове от батерията за кратък период от време, което дори може да доведе до запалване и експлозия на батерията в сериозни случаи. Има много причини за възникване на термично бягство, като прегряване, презареждане, вътрешно късо съединение, сблъсък и др. Термичното бягство на батерията често започва от разлагането на отрицателния SEI филм в клетката на батерията, последвано от разлагане и топене на диафрагмата, което води до отрицателния електрод и електролита, последвано от разлагане както на положителния електрод, така и на електролита, като по този начин се предизвиква мащабно вътрешно късо съединение, причиняващо изгаряне на електролита, който след това се разпространява към други клетки, причинявайки сериозно термично бягство и позволявайки на целия акумулаторен пакет да произведе спонтанно запалване.
Причините за термично претоварване могат да бъдат разделени на вътрешни и външни. Вътрешните причини често се дължат на вътрешни къси съединения; външните причини се дължат на механично натоварване, електрическо натоварване, термично натоварване и др.
Вътрешното късо съединение, което представлява директен контакт между положителния и отрицателния полюс на батерията, варира значително по степен на контакт и последващата реакция. Обикновено масивно вътрешно късо съединение, причинено от механично и термично натоварване, директно ще предизвика термично претоварване. За разлика от това, вътрешните къси съединения, които се развиват самостоятелно, са относително малки и генерираната от тях топлина е толкова малка, че не предизвикват веднага термично претоварване. Вътрешното саморазвитие обикновено включва производствени дефекти, влошаване на различни свойства, причинени от стареенето на батерията, като например повишено вътрешно съпротивление, отлагания на литиев метал, причинени от продължителна лека неправилна употреба и др. С натрупването на време рискът от вътрешно късо съединение, причинено от такива вътрешни причини, постепенно ще се увеличава.
Механичното увреждане се отнася до деформацията на мономера на литиево-йонната батерия и батерията под действието на външна сила, както и до относителното изместване на различни части от нея. Основните форми на увреждане на електрическата клетка включват сблъсък, екструзия и пробиване. Например, чужд предмет, докоснат от превозно средство с висока скорост, директно води до срутване на вътрешната диафрагма на батерията, което от своя страна причинява късо съединение в батерията и предизвиква спонтанно запалване за кратък период от време.
Електрическата злоупотреба с литиеви батерии обикновено включва външно късо съединение, презареждане, презареждане и няколко форми на презареждане, които най-вероятно ще се развият в термично претоварване. Външно късо съединение възниква, когато два проводника с диференциално налягане са свързани извън клетката. Външните къси съединения в батериите могат да се дължат на деформация, причинена от сблъсъци с превозни средства, потапяне във вода, замърсяване на проводника или токов удар по време на поддръжка. Обикновено топлината, отделена от външно късо съединение, не нагрява батерията, за разлика от пробиване. Важната връзка между външно късо съединение и термично претоварване е температурата, достигаща точката на прегряване. Когато топлината, генерирана от външното късо съединение, не може да се разсее добре, температурата на батерията се повишава и високата температура предизвиква термично претоварване. Следователно, прекъсването на тока на късо съединение или разсейването на излишната топлина са начини за предотвратяване на по-нататъшни повреди от външното късо съединение. Презареждането, поради високата си енергия, е една от най-големите опасности от електрическа злоупотреба. Генерирането на топлина и газ са две общи характеристики на процеса на презареждане. Генерирането на топлина идва от омична топлина и странични реакции. Първо, литиевите дендрити растат върху повърхността на анода поради прекомерно вграждане на литий.
Мерки за защита от термично претоварване:
В етапа на самогенерирана топлина, за да се предотврати термичното отклонение на ядрото, имаме две възможности. Едната е да се подобри и модернизира материалът на ядрото. Същността на термичното отклонение се крие главно в стабилността на материалите на положителните и отрицателните електроди и електролита. В бъдеще е необходимо да се постигнат по-големи напредъци в покритието на катодния материал, модифицирането, съвместимостта на хомогенния електролит и електрода и подобряването на топлопроводимостта на ядрото. Или да се избере електролит с висока безопасност, за да се постигне ефект на забавяне на горенето. Второ, необходимо е да се приемат ефективни решения за управление на температурата.PTC нагревател на охлаждащата течност/ PTC нагревател за въздух) отвън, за да се потисне повишаването на температурата на литиево-йонната батерия, така че да се гарантира, че SEI филмът на клетката няма да се повиши до температурата на разтваряне и, естествено, няма да се получи термично претоварване.
Време на публикуване: 17 март 2023 г.
