Jak doprowadzić do „niekontrolowanego wzrostu temperatury” akumulatora litowo-jonowego, aby zamontować hamulce!

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Niekontrolowane przegrzanie jest najpoważniejszym wypadkiem zagrażającym bezpieczeństwu podczas użytkowania akumulatorów litowo-jonowych. Często przyczyną utraty kontroli nad temperaturą jest akumulator litowo-jonowy, w którym zniszczeniu uległa membrana lub sama membrana, lub też zwarcie zewnętrzne na zewnątrz akumulatora. Spowodowało to wytworzenie się dużej ilości ciepła, co zainicjowało dodatnią i ujemną elektrodę substancji czynnej i elektrolitu, powodując przerwanie działania akumulatora litowo-jonowego i jego eksplozję, poważnie zagrażając życiu i bezpieczeństwu mienia użytkowników.

Dlatego też w testach bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych zazwyczaj wymagane jest zastosowanie akumulatora litowo-jonowego, który musi przejść testy przeładowania, nadruku, zwarcia i wytłaczania, akupunktury, ale wraz z ciągłą poprawą gęstości energii akumulatora litowo-jonowego i pojemności akumulatora, akumulator przechodził testy akupunktury. Test stawał się coraz trudniejszy, dlatego test akupunktury nie został uwzględniony w „Wymaganiach bezpieczeństwa dotyczących akumulatorów litowo-jonowych w pojazdach elektrycznych” ogłoszonych w Ministerstwie Przemysłu i Technologii Informacyjnych. Nowa wersja nie wymaga jednak niczego wspólnego z testem akupunktury. Następnie nie będzie już możliwości jego przywrócenia.

Jeśli producentowi uda się stworzyć akumulator litowo-jonowy o dużej pojemności i dużej gęstości energii, który przejdzie pomyślnie test akupunktury, będzie miał znaczenie w rywalizacji. Zalety. Dzisiaj porozmawiamy o tych technikach, które „hamują” akumulatory litowo-jonowe.

1. Elektrolityczny środek zmniejszający palność w postaci ciekłego elektrolitu to bardzo skuteczny sposób na ograniczenie niekontrolowanego wzrostu temperatury akumulatora. Niestety, środki zmniejszające palność często mają poważny wpływ na parametry elektrochemiczne akumulatorów litowo-jonowych, dlatego trudno jest je stosować w praktyce. Aby rozwiązać ten problem, zespół Yuqiao z Sheng Diego w Kalifornii w Chinach [1] przechowuje środek zmniejszający palność DBA (dibenzyloamina) wewnątrz mikrokapsułek, a w przypadku opakowania kapsułek dyspersja w elektrolicie nie będzie miała wpływu na wydajność elektryczną akumulatora litowo-jonowego, ale gdy akumulator zostanie zniszczony przez wytłaczanie, środek zmniejszający palność w tych kapsułkach zostanie uwolniony, a akumulator stanie się „toksyczny”, co spowoduje awarię akumulatora, zapobiegając w ten sposób wystąpieniu niekontrolowanego wzrostu temperatury.

Zespół Yuqiao [2] z 2018 r. ponownie wykorzystał powyższą technikę, glikol etylenowy i etylenodiamina zostały użyte jako środek zmniejszający palność, a wewnętrzna część akumulatora litowo-jonowego została załadowana do akumulatora litowo-jonowego, co spowodowało spadek jego pojemności o 70% w teście akupunktury. Znacznie zmniejszone ryzyko utraty kontroli nad temperaturą akumulatorów litowo-jonowych. Wspomniany powyżej sposób jest samozniszczeniem, tzn. po wykorzystaniu środka zmniejszającego palność cała bateria litowo-jonowa zostanie zezłomowana. W związku z tym zespół Atsuoyamady z Uniwersytetu Tokijskiego w Japonii [3] opracował rodzaj elektrolitu zmniejszającego palność, który powstaje z litu o właściwościach baterii jonowej. W roztworze elektrolitycznym zastosowano wysokie stężenia NaN (SO2F) 2 (Nafsa) lub lin (SO2F) 2 (LIFSA) jako soli litowej, a do roztworu dodano powszechnie stosowany środek zmniejszający palność.

Ester TMP znacznie poprawił stabilność termiczną akumulatora litowo-jonowego, który jest jeszcze mocniejszy. Dodanie środka zmniejszającego palność nie wpływa na wydajność cyklu akumulatora litowo-jonowego. Akumulator przyjmuje elektrolit, który może stabilnie krążyć ponad 1000 razy (C/5) 1200 razy w obiegu, a wskaźnik utrzymania pojemności wynosi 95%). Dzięki dodatkowi akumulator litowo-jonowy zyskuje właściwości zmniejszające palność, zapobiegające utracie ciepła w akumulatorach litowo-jonowych. Niektórzy stosują też inny sposób, starając się zapobiegać występowaniu zwarć w akumulatorach litowo-jonowych spowodowanych przyczyną pierwotną, osiągając w ten sposób cel podniesienia dna czajnika.

Dokładnie wyeliminuj możliwość wystąpienia niekontrolowanego wzrostu temperatury. W przypadku używanego dynamicznego akumulatora litowego istnieje ryzyko gwałtownego uderzenia – twierdzi Gabrielm z amerykańskiego Oak Ridge National Laboratory. Veith zaprojektował elektrolit [4] o właściwościach zagęszczania ścinającego, który wykorzystuje właściwości cieczy nienewtonowskiej.

W stanie normalnym elektrolit jest w stanie ciekłym, ale w razie nagłego uderzenia zmienia stan na stały, co może prowadzić do uzyskania efektu kuloodporności. Główną przyczyną jest wyeliminowanie ryzyka utraty ciepła w akumulatorze podczas zderzenia z akumulatorem litowo-jonowym. 2.

Struktura akumulatora pozwala nam zrozumieć, jak można wyzwolić niekontrolowane wydzielanie ciepła, a w przypadku obecnych akumulatorów litowo-jonowych rozważa się obecnie problem niekontrolowanego wydzielania ciepła w projekcie struktury, np. w górnej pokrywie ogniwa 18650. Zazwyczaj w akumulatorze znajduje się zawór bezpieczeństwa, dzięki któremu można uwolnić ciśnienie wewnątrz akumulatora w przypadku utraty kontroli nad temperaturą. Dodatni współczynnik temperaturowy materiału PTC w górnej pokrywie drugiej baterii ulega znacznemu zwiększeniu w miarę wzrostu temperatury utraty ciepła.

Zmniejsz natężenie prądu, aby zmniejszyć ciepło. Ponadto przy projektowaniu struktury baterii monomerowej bierze się pod uwagę ryzyko zwarcia pomiędzy elektrodami dodatnimi i ujemnymi, a także takie czynniki, jak awaria, substancje metalowe itp., mogące powodować wypadki związane z bezpieczeństwem.

Po drugie, przy projektowaniu akumulatora stosuje się bezpieczniejszą membranę, na przykład trójwarstwową membranę kompozytową automatycznego wahadłowca w wysokich temperaturach, ale w ostatnich latach, wraz z ciągłą poprawą gęstości energii akumulatora, trójwarstwowa membrana kompozytowa została stopniowo wyeliminowana. Membrana z powłoką ceramiczną została wykorzystana do podparcia membrany, co zmniejszyło kurczenie się separatora w wysokiej temperaturze, poprawiło stabilność termiczną akumulatora litowo-jonowego, zmniejszając ryzyko utraty kontroli termicznej nad akumulatorem litowo-jonowym. 3. Konstrukcja akumulatora zabezpieczająca przed przegrzaniem. Akumulator litowo-jonowy jest często używany w zestawach składających się z setek, a nawet tysięcy akumulatorów połączonych równolegle, jak np. akumulatory modeli Tesli składają się z ponad 7000 akumulatorów.

Skład ogniwa 18650 – jeśli jedna z baterii ulegnie uszkodzeniu, może rozprzestrzenić się w pakiecie akumulatorów, powodując poważne konsekwencje. Na przykład w styczniu 2013 roku w samolocie pasażerskim Boeing 787 japońskich linii lotniczych z Bostonu w USA, według dochodzenia amerykańskiej Narodowej Komisji Bezpieczeństwa Transportu, w zestawie akumulatorów znajdował się akumulator litowo-jonowy o pojemności 75AH. Po utracie kontroli, nastąpiło podniesienie temperatury sąsiedniego akumulatora.

Po incydencie Boeing zażądał podjęcia działań mających na celu dodanie niekontrolowanego rozprzestrzeniania się ciepła na wszystkie zestawy akumulatorów. Aby zapobiec niekontrolowanemu wydzielaniu się ciepła wewnątrz akumulatora litowo-jonowego, firma US AllCelltechnology opracowała materiał izolacyjny zapobiegający nadmiernemu wydzielaniu się ciepła do akumulatora litowo-jonowego, oparty na materiałach zmieniających fazę [5]. Materiał PCC wypełnia przestrzeń między monomerem litowo-jonowym akumulatora. W przypadku, gdy akumulator litowo-jonowy działa prawidłowo, ciepło akumulatora może być szybko przekazywane do akumulatora poprzez materiał PCC. Gdy następuje utrata ciepła przez akumulator litowo-jonowy, materiał PCC może zostać przetopiony przez materiał parafinowy, aby pochłonąć dużą ilość ciepła, zapobiegając dalszemu wzrostowi temperatury akumulatora, a tym samym niekontrolowanemu rozprzestrzenianiu się ciepła wewnątrz akumulatora.

W teście akupunktury, pakiet baterii składał się z baterii 18650, a gdy nie było w nim materiału PCC, niekontrolowane przegrzanie baterii doprowadziło do tego, że w pakiecie znajdowało się 20 baterii i zastosowano materiały PCC. W przypadku akumulatora, utrata kontroli nad temperaturą akumulatora nie powoduje uruchomienia pozostałych akumulatorów. Niekontrolowane przegrzanie akumulatora litowo-jonowego to nasz największy problem, jeśli chodzi o bezpieczeństwo wypadków. Silne zapobieganie, poprawa bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych, zapobieganie niekontrolowanemu przegrzaniu oraz zarządzanie ciepłem w projektowaniu formuły akumulatora, konstrukcji i zestawu akumulatorów.

Pod górną rurką, współpoprawa stabilności termicznej akumulatora litowo-jonowego, zmniejsza możliwość kontroli utraty ciepła. .