So bringen Sie eine Lithium-Ionen-Batterie zum „thermischen Außer-Kontrolle-Bremsen“!

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Unkontrollierte Hitze ist der schwerwiegendste Sicherheitsunfall bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien. Die Ursache für das thermische Außer-Kontrolle-Kommen liegt häufig in der Zerstörung der Membran des Lithium-Ionen-Akkus oder in einem Membranbruch oder in einem externen Kurzschluss außerhalb des Akkus. Dadurch wird eine große Hitzemenge erzeugt, die die aktiven Substanzen und Elektrolyte der positiven und negativen Elektroden freisetzt, wodurch die Lithium-Ionen-Batterie beschädigt wird und explodiert, was eine ernsthafte Gefahr für Leben und Eigentum der Benutzer darstellt.

Daher wird für Lithium-Ionen-Akkus im Allgemeinen eine Sicherheitsprüfung durchgeführt, und Lithium-Ionen-Akkus müssen Überladung, Überdruck, Kurzschluss, Extrusion und Akupunktur bestehen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Energiedichte und der Akkukapazität von Lithium-Ionen-Akkus wird es jedoch immer schwieriger, Akupunkturtests zu bestehen. Daher ist der Akupunkturtest in den „Sicherheitsanforderungen für Lithium-Ionen-Akkus für Elektrofahrzeuge“ des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie nicht implementiert. Die neue Version erfordert jedoch nichts, was mit dem Akupunkturtest zu tun hat. Eine spätere Wiederherstellung ist nicht möglich.

Wenn es dem Hersteller gelingt, dass eine Lithiumbatterie mit großer Kapazität und hoher Energiedichte den Akupunkturtest problemlos besteht, wird sie im Wettbewerb eine bedeutende Rolle spielen. Die Vorteile. Heute sprechen wir über die Techniken, die die Bremsen von Lithium-Ionen-Batterien „ausbremsen“.

1. Elektrolytische flüssige Flammschutzmittel sind eine sehr wirksame Methode, um die Temperaturschwankungen einer Batterie zu reduzieren. Allerdings haben diese Flammschutzmittel oft einen gravierenden Einfluss auf die elektrochemische Leistung von Lithium-Ionen-Batterien, sodass ihre Verwendung in der Praxis schwierig ist. Um dieses Problem zu lösen, hat das Yuqiao-Team aus Shengxiao, Kalifornien, China [1] den Flammschutz DBA (Dibenzylamin) im Inneren der Mikrokapseln in der Kapselverpackung gelagert. Die Dispersion im Elektrolyt beeinträchtigt nicht die elektrische Leistung der Lithium-Ionen-Batterie. Wenn die Batterie jedoch durch Extrusion zerstört wird, wird der Flammschutz in diesen Kapseln freigesetzt und die Batterie wird „giftig“, was zu einem Batterieausfall führt, wodurch das Auftreten einer außer Kontrolle geratenen thermischen Belastung verhindert wird.

Das Yuqiao-Team [2] aus dem Jahr 2018 nutzte erneut die oben beschriebene Technik. Als Flammschutzmittel wurden Ethylenglykol und Ethylendiamin verwendet. Der interne Anteil der in die Lithium-Ionen-Batterie geladenen Lithium-Ionen-Batterie sank im Akupunkturtest um 70 %. Das Risiko eines thermischen Überhitzungsverlusts von Lithium-Ionen-Akkus wird deutlich reduziert. Der oben beschriebene Weg ist selbstzerstörerisch, das heißt, wenn der Flammschutz aufgebraucht ist, wird die gesamte Lithium-Ionen-Batterie verschrottet. Das Atsuoyamada-Team der Universität Tokio in Japan [3] hat einen flammhemmenden Elektrolyten entwickelt, der die Eigenschaften einer Lithium-Ionen-Batterie aufweist. Die Elektrolytlösung verwendet hohe Konzentrationen von NaN(SO2F)2 (NAFSA) oder NaN(SO2F)2 (LIFSA) als Lithiumsalz und fügt einen üblichen Flammschutz hinzu.

Durch den Ester TMP wurde die thermische Stabilität des Lithium-Ionen-Akkus deutlich verbessert, wodurch dieser noch leistungsfähiger wird. Die Zugabe des Flammschutzmittels beeinträchtigt die Zyklusleistung der Lithium-Ionen-Batterie nicht, und die Batterie nimmt den Elektrolyten an, der stabil mehr als 1000 Mal (C/5) bzw. 1200 Mal im Kreislauf zirkulieren kann, die Kapazitätserhaltungsrate beträgt 95 %). Durch das Additiv erhält die Lithium-Ionen-Batterie eine flammhemmende Eigenschaft, um einen der Wege zu verhindern, bei denen die Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie außer Kontrolle gerät. Manche Leute haben auch eine andere Methode, um das Auftreten von Kurzschlüssen in der Lithium-Ionen-Batterie zu verhindern, die durch die eigentliche Ursache verursacht werden, und so den Zweck zu erreichen, den Boden des Wasserkochers zu reinigen.

Beseitigen Sie gründlich das Auftreten von thermischen Unkontrollierbaren. Bei der Verwendung dynamischer Lithiumbatterien kann es zu heftigen Stößen kommen, so Gabriel vom amerikanischen Oak Ridge National Laboratory. Veith hat einen Elektrolyten [4] mit scherverdickender Eigenschaft entwickelt, der die Eigenschaften einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit ausnutzt.

Im Normalzustand ist der Elektrolyt flüssig, bei einem plötzlichen Aufprall wird er jedoch anormal fest und kann sogar kugelsicher wirken. Von der Wurzel an wird die Gefahr eines Wärmeverlusts im Akku während des Absturzes im Power-Lithium-Akku vermieden. 2.

Die Batteriestruktur zeigt uns, wie die Wärmeentwicklung außer Kontrolle geraten kann. Bei aktuellen Lithium-Ionen-Batterien wird das Problem der außer Kontrolle geratenen Wärme bereits bei der Strukturgestaltung berücksichtigt, beispielsweise bei der oberen Abdeckung des 18650. Im Allgemeinen ist ein Überdruckventil vorhanden, und es ist möglich, den Druck im Inneren der Batterie abzulassen, wenn die Temperatur außer Kontrolle gerät. Das PTC-Material mit positivem Temperaturkoeffizienten in der oberen Abdeckung der zweiten Batterie wird deutlich erhöht, wenn die Wärmeverlusttemperatur ansteigt.

Reduzieren Sie den Strom, um die Hitze zu verringern. Darüber hinaus wird bei der Konstruktion der Monomerbatteriestruktur das Kurzschlussdesign zwischen den positiven und negativen Elektroden sowie Faktoren wie Fehlfunktionen, metallische Substanzen usw. berücksichtigt, die zu Sicherheitsunfällen führen können.

Zweitens wird bei der Entwicklung von Batterien eine Membran mit höherer Sicherheit verwendet, beispielsweise eine dreischichtige Verbundmembran mit automatischem Wechsel bei hohen Temperaturen. In den letzten Jahren wurde jedoch mit der kontinuierlichen Verbesserung der Energiedichte von Batterien die dreischichtige Verbundmembran schrittweise von der Membran mit Keramikbeschichtung verdrängt. Die Keramikbeschichtung kann nun zur Unterstützung der Membran verwendet werden, wodurch die Schrumpfung des Separators bei hohen Temperaturen verringert, die Wärmestabilität der Lithium-Ionen-Batterie verbessert und das Risiko einer thermischen Unkontrollierbarkeit der Lithium-Ionen-Batterie verringert wird. 3. Hitzeschutzdesign des Batteriepacks Bei der Verwendung von Lithiumbatterien werden häufig Hunderte oder sogar Tausende von Batterien parallel geschaltet, beispielsweise bestehen die Batteriepacks der Tesla-Modelle aus mehr als 7.000 Stück.

Die Zusammensetzung des 18650-Akkus kann sich, wenn er in einer der Batterien auftritt, im Akkupack ausbreiten und schwerwiegende Folgen haben. So wurde beispielsweise im Januar 2013 bei der Boeing 787 der japanischen Fluggesellschaft aus Boston (USA) ein Defekt an der Passagiermaschine Boeing 787 festgestellt. Einer Untersuchung der US-amerikanischen National Transport Safety Commission zufolge befand sich im Batteriepack eine quadratische 75-Ah-Lithium-Ionen-Batterie. Nach dem Kontrollverlust wurde die benachbarte Batterie als thermisch außer Kontrolle geraten eingestuft.

Nach dem Vorfall forderte Boeing Maßnahmen zur Verhinderung von Überhitzung aller Batteriepacks. Um eine unkontrollierte Hitzeentwicklung im Inneren der Lithium-Ionen-Batterie zu verhindern, hat das US-Unternehmen AllCelltechnology ein thermisches Isolationsmaterial für Lithium-Ionen-Batterien auf Basis von Phasenwechselmaterialien entwickelt [5]. PCC-Material wird zwischen die Monomere der Lithium-Ionen-Batterie eingefüllt. Wenn der Lithium-Ionen-Batteriesatz ordnungsgemäß funktioniert, kann die Wärme des Batteriesatzes durch das PCC-Material schnell an den Batteriesatz übertragen werden. Wenn die Lithium-Ionen-Batterie Wärme verliert, kann das PCC-Material durch das hindurchgehende Paraffinmaterial schmelzen und eine große Menge Wärme absorbieren, wodurch ein weiterer Anstieg der Batterietemperatur verhindert wird und eine unkontrollierte Wärmeausbreitung innerhalb des Batteriesatzes verhindert wird.

Im Akupunkturtest wurde ein Akkupack aus 18650-Batterien verpackt. Wenn kein PCC-Material vorhanden war, führte eine thermische Überlastung der Batterie schließlich dazu, dass 20 Batterien im Akkupack verwendet wurden und PCC-Materialien verwendet wurden. Wenn im Akkupack die Temperatur der Batterie außer Kontrolle gerät, werden andere Akkupacks nicht ausgelöst. Dass Lithium-Ionen-Akkus außer Kontrolle geraten, ist für uns ein äußerst ungern gesehener Sicherheitsunfall, den wir durch eine strenge Prävention verhindern müssen. Wir müssen die Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus verbessern, das Auftreten von thermischen Unkontrollen verhindern und das Wärmemanagement durch die Entwicklung der Akkuformel, die Strukturgestaltung und das Akkupack optimieren.

Unter dem oberen Rohr wird die Thermostabilität der Lithium-Ionen-Batterie verbessert, wodurch die Möglichkeit eines Wärmeverlusts verringert wird. .