Sebagai sumber kuasa teras untuk peranti elektronik moden dan kenderaan elektrik, bateri ion litium - digunakan secara meluas dalam telefon pintar, kenderaan elektrik (EV), dan kenderaan elektrik cahaya peribadi (PLEV) seperti skuter E - dan e -. Walaupun kelebihan mereka terhadap ketumpatan tenaga yang tinggi, kehidupan kitaran panjang, dan pengecasan cepat, pelarian haba (TR) kekal sebagai bahaya keselamatan yang paling teruk lithium - bateri ion. Apabila suhu bateri melebihi ambang kritikal (biasanya 150 - 180 darjah), ia mencetuskan kitaran pemanasan diri yang tidak terkawal, melepaskan sejumlah besar haba dan gas toksik, yang membawa kepada kebakaran atau bahkan letupan.
Dengan kejadian kemalangan kebakaran bateri PLEV yang kerap, ia telah menjadi sangat penting untuk memahami mekanisme pelarian terma dan mengambil langkah pencegahan. Artikel ini akan menjalankan analisis sistematik dari mekanisme kepada penyelesaian.
I. Ciri -ciri penting pelarian haba
Pelarian termal adalah tindak balas kimia rantai yang berlaku apabila kadar penjanaan haba di dalam litium - bateri melebihi kapasiti pelesapan haba, dengan ciri -ciri diri - mengekalkan pecutan sehingga semua pembakaran dalam bateri dimakan. Manifestasi terasnya termasuk:
1. kenaikan suhu yang tidak terkawal
- Ambang pencetus: Reaksi eksotermik berlaku antara bahan elektrolit dan elektrod pada 150-180 darjah.
- Kadar kenaikan suhu: Haba yang dikeluarkan oleh tindak balas boleh menyebabkan suhu melonjak melebihi 1000 darjah.
- Risiko Penyebaran: Suhu tinggi boleh menyebabkan penyebaran haba di sel bateri bersebelahan.
2. Letusan gas dan pecah shell
- Komposisi Gas: Penguraian elektrolit menghasilkan gas mudah terbakar dan toksik seperti hidrogen dan karbon monoksida.
- Pengumpulan tekanan: Peningkatan secara tiba -tiba dalam tekanan dalaman shell yang dimeteraikan membawa kepada pecah.
- Bencana sekunder: Gas yang meletus mungkin meletup ketika menghadapi percikan api.
3. Kebakaran dan pelepasan gas toksik
- Ciri -ciri pembakaran: Suhu api melebihi 1000 darjah, dan bahan katod terurai untuk melepaskan oksigen yang menyokong pembakaran.
- Kaedah pemadaman api tradisional tidak berkesan, memerlukan kawalan penyejukan yang berterusan.
- Pelepasan toksik: Pelepasan gas menghakis seperti asid hidrofluorik (HF), yang merosakkan saluran pernafasan.
4. Mekanisme Penyebaran Thermal
Ii. Analisis empat faktor induksi untuk pelarian terma
1. Penyalahgunaan Mekanikal
- Perlanggaran dan tusukan: Daya luaran menyebabkan kerosakan pemisah, yang membawa kepada litar pintas dalaman (misalnya, E - kemalangan jatuh kenderaan).
- Keletihan getaran: Getaran berterusan menyebabkan mikro - retak dalam elektrod, meningkatkan risiko terlalu panas tempatan.
- Cadangan Perlindungan Kejuruteraan: Dalam reka bentuk struktur modul bateri, menggunakan sambungan jalur tembaga - yang tinggi dapat meningkatkan kestabilan mekanikal dan mengurangkan getaran - kerosakan mikro -.
2. Penyalahgunaan Elektrik
- Pengawasan berlebihan atau overdischarging menyebabkan kemerosotan struktur dalaman
- Overcharging (>4.2v/sel): Penyaduran lithium pada anod membentuk dendrit yang menembusi pemisah.
- Lebih dari - melepaskan (<2.5V/cell): Dissolution of copper current collectors leads to internal short circuits.
- Kegagalan BMS: Sistem pengurusan bateri tidak berfungsi dan tidak dapat menghalang keadaan yang tidak normal.
3. Penyalahgunaan Thermal
- Suhu ambien yang tinggi: Bateri terdedah kepada persekitaran di atas 60 darjah (contohnya, di dalam kenderaan di bawah cahaya matahari yang sengit).
- Pelepasan haba yang tidak mencukupi: Bateri dalam modul disusun terlalu padat, menyebabkan pengumpulan haba.
- Kecacatan pengurusan terma: Kekurangan reka bentuk jalan pelesapan haba yang berkesan.
4. Kecacatan pembuatan
- Kekotoran logam: micron - zarah logam bersaiz yang tinggal dalam proses pengeluaran menembusi pemisah.
- Kecacatan pemisah: Salutan tidak sekata membawa kepada kegagalan penebat tempatan.
- Sel -sel inferior: Bateri palsu kekurangan injap keselamatan (CID) dan perlindungan pekali suhu positif (PTC).
Ⅲ.
1. Penambahbaikan dalam reka bentuk pengurusan terma
- Halangan penebat haba: Salutan seramik/bahan udara digunakan untuk melambatkan penyebaran terma.
- Sistem penyejukan: EVS: saluran paip peredaran penyejukan cecair; PLEVs: Tenggelam haba yang dipertingkatkan + reka bentuk penyejukan udara.
- Pengoptimuman Struktur: Pada tahap modul, susun atur yang munasabah jalur tembaga SMT yang munasabah boleh mewujudkan laluan pelesapan haba lateral yang cekap, dan digabungkan dengan bahan perubahan fasa untuk meningkatkan keseimbangan haba.
2. Sistem Pengurusan Bateri Pintar (BMS)
- Pemantauan Triple: Real - Pengesanan masa voltan, arus, dan suhu.
- Perlindungan aktif: potong automatik - OFF untuk overcharging/over - pelepasan; Pengimbangan dinamik voltan sel.
- Mekanisme amaran awal: penghantaran tanpa wayar isyarat penggera yang tidak normal.
3. Bahan selamat secara intrinsik
Perbandingan bahan bateri yang berbeza
4. Pengguna - langkah perlindungan sampingan
- Mengecas Spesifikasi: Gunakan Pengecas Asal; Elakkan pengecasan semalaman; Mengekalkan tahap caj antara 20%-80%.
- Keperluan penyimpanan: Persekitaran yang sejuk dan berventilasi, jauh dari bahan mudah terbakar.
- Pengenalpastian Abnormaliti: Segera berhenti menggunakannya apabila bau atau bau aneh ditemui.
Ⅳ. Memotong - Teknologi pemantauan kelebihan
- Piawaian pengawalseliaan: Menguatkuasakan pensijilan keselamatan seperti UL 2271 dan IEC 62619.
- Tanggungjawab Pengilang: Mewujudkan sistem kebolehpercayaan sel; Hilangkan peredaran bateri yang lebih rendah.
- Inovasi Teknologi: Menggalakkan teknologi terminal kimpalan laser untuk memastikan kebolehpercayaan sambungan elektrik dan mengurangkan terlalu panas tempatan yang disebabkan oleh rintangan sentuhan.
Ⅴ.conclusion
Dengan perkembangan pesat industri pengangkutan dan tenaga elektrik, pencegahan litium - ion bateri pelarian terma memerlukan kolaborasi dimensi - dalam penyelidikan dan pembangunan material, reka bentuk kejuruteraan, dan pendidikan pengguna. Dengan mengoptimumkan reka bentuk pengurusan terma (seperti skim pengaliran haba SMT tembaga), mempopularkan sistem BMS pintar, dan mempromosikan sistem kimia yang selamat seperti LFP, kita boleh membina ekosistem penyimpanan tenaga yang lebih dipercayai.
