كيف تتحكم في الخسارة الحرارية لبطاريات أيون الليثيوم؟

Author: Iflowpower - Fornitur Portable Power Station

1. مثبطات اللهب السائلة الإلكتروليتية مثبطات اللهب الإلكتروليتية هي طريقة فعالة للغاية لتقليل الحرارة الخارجة عن السيطرة على البطارية، ولكن هذه المثبطات للهب غالبًا ما يكون لها تأثير خطير على الخصائص الكهروكيميائية لبطاريات أيون الليثيوم، لذلك من الصعب استخدامها فعليًا. من أجل حل هذه المشكلة، يقوم فريق Yuqiao من Sheng Diego، كاليفورنيا، الصين [1] بتخزين مثبط اللهب DBA (dibenzylamine) في الجزء الداخلي من الكبسولات الدقيقة في حالة حزمة الكبسولة، التشتت في المنحل بالكهرباء، لن عندما يتم تدمير البطارية عن طريق البثق، وتسبب البطارية في فشل البطارية، وبالتالي حدوث فقدان الحرارة.

يستخدم فريق Yuqiao 2018 [2] مرة أخرى التقنية المذكورة أعلاه، حيث يتم استخدام الإيثيلين جليكول والإيثيلين ديامين كمثبط للهب، ويتم تحميل الجزء الداخلي من بطارية أيون الليثيوم في بطارية أيون الليثيوم التي انخفضت بنسبة 70٪ في اختبار الوخز بالإبر. تم تقليل خطر خروج بطاريات الليثيوم أيون عن السيطرة بشكل كبير. الطريقة المذكورة أعلاه هي التدمير الذاتي، أي بمجرد استخدام مثبط اللهب، سيتم التخلص من بطارية أيون الليثيوم بالكامل، وقد طور فريق أتسويامادا من جامعة طوكيو، اليابان [3] نوعًا من مثبطات اللهب الناتجة عن بطارية أيون الليثيوم، حيث يستخدم المحلول الكهربائي تركيزات عالية من NaN (SO2F) 2 (Nafsa) orlin (SO2F) 2 (LIFSA) كملح ليثيوم، ويضاف إليه مثبط اللهب الشائع.

يعمل إستر TMP على زيادة الاستقرار الحراري لبطارية أيون الليثيوم بشكل كبير، مما يجعلها أكثر قوة. لا يؤثر إضافة مثبطات اللهب على أداء دورة بطارية أيون الليثيوم، وتتبع البطارية المنحل بالكهرباء ويمكن تداولها بشكل مستقر أكثر من 1000 مرة (C / 5) 1200 مرة في الدورة، ومعدل الاحتفاظ بالسعة 95٪. من خلال المادة المضافة، فإن بطارية أيون الليثيوم لها خاصية مثبطة للهب وهي إحدى طرق فقدان الحرارة لبطارية أيون الليثيوم، وبعض الأشخاص لديهم طريقة أخرى، محاولين حدوث ماس كهربائي في بطارية أيون الليثيوم من جذر الجذور، وبالتالي تحقيق الغرض من الجزء السفلي من الغلاية، والقضاء تمامًا على حدوث الحرارة الخارجة عن السيطرة.

بالنسبة لحالة بطارية الليثيوم أيون الديناميكية، فإنها قد تتعرض لصدمات عنيفة أثناء الاستخدام. قام Gabrielm.veith من مختبر أوك ريدج الوطني الأمريكي بتصميم إلكتروليت ذو خصائص سماكة القص [4]، يستخدم الإلكتروليت سائل غير نيوتن. يتميز السائل بأنه في الحالة الطبيعية، يتم تقديم الإلكتروليت في حالة سائلة، ولكن في حالة التأثير المفاجئ، يتم تقديمه في الحالة الصلبة، ويصبح قويًا بشكل غير عادي، ويمكنه حتى تحقيق تأثير الرصاص، من التنبيه الجذري في طاقة الليثيوم خطر حدوث ماس كهربائي ناتج عن ارتفاع درجة حرارة البطارية عند اصطدام بطارية الأيون.

2. هيكل البطارية بعد ذلك، سنرى كيفية إخراج الحرارة عن السيطرة، والبطارية الليثيوم أيون الحالية تأخذ في الاعتبار حاليًا مشكلة الحرارة الخارجة عن السيطرة في تصميم الهيكل، كما هو الحال في بطارية 18650. سيكون هناك صمام تخفيف الضغط في الغطاء، ويمكن إطلاقه في الوقت المناسب عندما تكون الحرارة خارجة عن السيطرة، وستكون هناك مادة معامل درجة الحرارة الإيجابية في الغطاء العلوي للبطارية الثانية.

تزداد المقاومة الكهربائية لمادة PTC بشكل كبير أثناء ارتفاع درجة حرارة فقدان الحرارة. كبير لتقليل تخفيض التيار. بالإضافة إلى ذلك، في تصميم هيكل الخلية، ضع في اعتبارك تصميم الدائرة القصيرة بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، ويحدث التنبيه بسبب الأخطاء، وتتسبب الأجسام المعدنية الزائدة في حدوث ماس كهربائي غريب في البطارية، مما يتسبب في وقوع حوادث تتعلق بالسلامة.

ثانياً، عند تصميم البطارية، يتم استخدام غشاء أكثر أمانًا، على سبيل المثال، غشاء مركب ثلاثي الطبقات للمكوك التلقائي في درجات حرارة عالية، ولكن في السنوات الأخيرة، مع التحسين المستمر لكثافة طاقة البطارية، تم إزالة غشاء الطلاء الخزفي تدريجيًا، ويمكن استخدام الطلاء الخزفي لدعم الحجاب الحاجز، مما يقلل من انكماش الفاصل في درجات الحرارة العالية، ويحسن الاستقرار الحراري لبطارية أيونات الليثيوم، مما يقلل من خطر خروج الحرارة عن السيطرة على بطاريات أيونات الليثيوم. 3. تصميم سلامة حرارة مجموعة البطاريات غالبًا ما تكون بطارية الليثيوم أيون من عشرات أو مئات أو حتى آلاف البطاريات المتوازية، مثل مجموعات بطاريات موديلات Tesla.

أكثر من 7000 بطارية 18650، إذا كانت إحدى البطاريات خارجة عن السيطرة بسبب الحرارة، فقد ينتشر في مجموعة البطاريات، مما يسبب عواقب وخيمة. على سبيل المثال، في يناير 2013، قامت شركة يابانية من بوسطن، الولايات المتحدة الأمريكية، بإجراء مسح للجنة الوطنية لسلامة النقل في الولايات المتحدة، بسبب وجود بطارية ليثيوم أيون مربعة 75AH في حزمة البطارية. بعد أن تصبح حرارة البطارية المجاورة خارجة عن السيطرة، تتطلب شركة بوينج اتخاذ تدابير لإضافة انتشار ساخن خارج عن السيطرة على جميع مجموعات البطاريات.

من أجل منع خروج الحرارة عن السيطرة داخل بطارية أيون الليثيوم، قامت شركة AllCelltechnology الأمريكية بتطوير مادة عزل حرارية لبطارية أيون الليثيوم تعتمد على مواد تغيير الطور [5]. يتم ملء مادة PCC بين بطارية أيون الليثيوم أحادية المونومر، وعندما تكون حزمة بطارية أيون الليثيوم طبيعية، يمكن نقل حرارة حزمة البطارية بسرعة إلى حزمة البطارية من خلال مادة PCC، وتوجد مادة PCC في بطارية أيون الليثيوم. يمكن إذابته من خلال مادة البارافين التي يستخدم فيها لامتصاص كمية كبيرة من الحرارة، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة البطارية أكثر، بحيث تظل الحرارة داخل حزمة البطارية.

في اختبار الوخز بالإبر، يتم تعبئة مجموعة البطارية من بطاريات 18650، وعندما لا توجد مادة PCC، فإن الحرارة الخارجة عن السيطرة للبطارية سوف تؤدي في النهاية إلى 20 بطارية في مجموعة البطارية، واستخدام مواد PCC. في مجموعة البطاريات، لا يؤدي ارتفاع درجة حرارة البطارية الخارج عن السيطرة إلى تشغيل مجموعات بطاريات أخرى. .