Данас, разне аутомобилске компаније користе литијумске батерије у великим размерама у батеријама за напајање, а густина енергије је све већа и већа, али људи су и даље забринути због безбедности батерија за напајање, и то није добро решење за безбедност батерија. Термално бекство је главни предмет истраживања безбедности батерија за напајање и вреди се фокусирати на њега.
Пре свега, хајде да разумемо шта је термички бег. Термички бег је феномен ланчане реакције који покрећу различити окидачи, што резултира великом количином топлоте и штетних гасова које батерија емитује у кратком временском периоду, што чак може довести до тога да се батерија запали и експлодира у озбиљним случајевима. Постоји много разлога за појаву термичког бегства, као што су прегревање, прекомерно пуњење, унутрашњи кратки спој, судар итд. Термички бег батерије често почиње распадањем негативног SEI филма у ћелији батерије, након чега следи распадање и топљење дијафрагме, што резултира негативном електродом и електролитом, а затим распадање и позитивне електроде и електролита, што покреће велики унутрашњи кратки спој, узрокујући сагоревање електролита, који се затим шири на друге ћелије, узрокујући озбиљно термички бег и омогућавајући целом батеријском пакету да произведе спонтано сагоревање.
Узроци термалног бекства могу се поделити на унутрашње и спољашње узроке. Унутрашњи узроци су често последица унутрашњих кратких спојева; спољашњи узроци су последица механичке злоупотребе, електричне злоупотребе, термичке злоупотребе итд.
Унутрашњи кратки спој, који представља директан контакт између позитивног и негативног пола батерије, значајно варира у степену контакта и накнадној реакцији која се покреће. Обично масивни унутрашњи кратки спој изазван механичким и термичким злостављањем директно изазива термички бег. Насупрот томе, унутрашњи кратки спојеви који се развијају сами од себе су релативно мали, а топлота коју генеришу је толико мала да не изазивају одмах термички бег. Унутрашњи саморазвој обично укључује производне дефекте, погоршање разних својстава узрокованих старењем батерије, као што су повећани унутрашњи отпор, наслаге литијума узроковане дуготрајном благом злоупотребом итд. Како време пролази, ризик од унутрашњег кратког споја изазваног таквим унутрашњим узроцима ће се постепено повећавати.
Механичко оштећење односи се на деформацију мономера литијумске батерије и батеријског пакета под дејством спољашње силе и релативно померање различитих делова саме ћелије. Главни облици оштећења електричне ћелије укључују судар, екструзију и пробушење. На пример, страни предмет који је возило додирнуло великом брзином директно је довео до колапса унутрашње дијафрагме батерије, што је заузврат изазвало кратак спој унутар батерије и покренуло спонтано сагоревање у кратком временском периоду.
Електрична злоупотреба литијумских батерија генерално укључује спољашњи кратки спој, прекомерно пуњење, прекомерно пражњење у неколико облика, што највероватније може довести до термичког бекства до прекомерног пуњења. Спољашњи кратки спој настаје када су два проводника са диференцијалним притиском повезана изван ћелије. Спољашњи кратки спојеви у батеријским пакетима могу бити последица деформације изазване сударима возила, урањањем у воду, контаминацијом проводника или струјним ударом током одржавања. Типично, топлота ослобођена из спољашњег кратког споја не загрева батерију, за разлику од пробијања. Важна веза између спољашњег кратког споја и термичког бекства је температура која достиже тачку прегревања. Када се топлота генерисана спољашњим кратким спојем не може добро распршити, температура батерије расте, а висока температура покреће термичко бекство. Стога, прекидање струје кратког споја или расипање вишка топлоте су начини да се спречи да спољашњи кратки спој изазове даља оштећења. Прекомерно пуњење, због своје пуне енергије, једна је од највећих опасности од електричне злоупотребе. Стварање топлоте и гаса су две уобичајене карактеристике процеса прекомерног пуњења. Стварање топлоте долази од омске топлоте и споредних реакција. Прво, литијумови дендрити расту на површини аноде због прекомерног уграђивања литијума.
Мере заштите од термалног одлива:
У фази самогенерисане топлоте, да бисмо спречили термички бег језгра, имамо две опције. Једна је побољшање и надоградња материјала језгра. Суштина термичког бегства углавном лежи у стабилности материјала позитивних и негативних електрода и електролита. У будућности, такође морамо направити веће продоре у премазивању катодног материјала, модификацији, компатибилности хомогеног електролита и електроде и побољшању топлотне проводљивости језгра. Или одабрати електролит са високом безбедношћу како би се постигао ефекат успоривача пламена. Друго, неопходно је усвојити ефикасна решења за управљање температуром (PTC грејач расхладне течности/ PTC грејач ваздуха) споља да би се сузбио пораст температуре литијум-јонске батерије, како би се осигурало да SEI филм ћелије неће порасти до температуре растварања и, наравно, неће доћи до термалног бекства.
Време објаве: 17. март 2023.
