คุณจะควบคุมการสูญเสียความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างไร?

Auctor Iflowpower - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

1. สารหน่วงไฟแบบอิเล็กโทรไลต์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพอย่างมากในการลดความร้อนของแบตเตอรี่ที่ควบคุมไม่ได้ แต่สารหน่วงไฟเหล่านี้มักส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ดังนั้นจึงยากต่อการใช้งานจริง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมงาน Yuqiao จาก Sheng Diego รัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศจีน [1] ได้จัดเก็บสารหน่วงไฟ DBA (dibenzylamine) ไว้ภายในไมโครแคปซูลในกรณีของบรรจุภัณฑ์แคปซูล โดยการกระจายตัวในอิเล็กโทรไลต์จะไม่ เมื่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน สารหน่วงไฟในแคปซูลเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาเมื่อแบตเตอรี่ถูกทำลายโดยการอัดขึ้นรูป และแบตเตอรี่ได้ทำให้แบตเตอรี่ขัดข้อง ส่งผลให้เกิดการสูญเสียความร้อน

2018 ทีม Yuqiao [2] ใช้เทคนิคดังกล่าวข้างต้นอีกครั้ง โดยใช้เอทิลีนไกลคอลและเอทิลีนไดอะมีนเป็นสารหน่วงการติดไฟ และส่วนภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่บรรจุอยู่ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลดลง 70% ในการทดสอบการฝังเข็ม ลดความเสี่ยงของการเกิดความร้อนเกินการควบคุมของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างมาก วิธีการที่กล่าวมาข้างต้นเป็นการทำลายตัวเอง นั่นคือ เมื่อใช้สารหน่วงไฟแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมดจะถูกทิ้ง และทีม Atsuoyamada จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น [3] ได้พัฒนาแบตเตอรี่ไอออนชนิดหนึ่งที่ได้จากอิเล็กโทรไลต์หน่วงไฟลิเธียม โดยสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะใช้ NaN (SO2F) 2 (Nafsa) orlin (SO2F) 2 (LIFSA) ในความเข้มข้นสูงเป็นเกลือลิเธียม และเติมสารหน่วงไฟทั่วไปลงไป

เอสเทอร์ TMP ช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างมาก ซึ่งมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น การเพิ่มสารหน่วงการติดไฟไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และแบตเตอรี่ที่ใช้สารอิเล็กโทรไลต์สามารถหมุนเวียนได้อย่างเสถียรมากกว่า 1,000 ครั้ง (C/5) 1,200 ครั้งในการหมุนเวียน อัตราการรักษาความจุ 95%) ผ่านทางสารเติมแต่ง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีคุณสมบัติหน่วงการติดไฟ ซึ่งเป็นวิธีหนึ่งที่สูญเสียความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และบางคนก็ใช้วิธีอื่น โดยพยายามทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิดการลัดวงจรจากรากของราก จึงบรรลุวัตถุประสงค์ของก้นกาต้มน้ำ กำจัดการเกิดความร้อนที่ควบคุมไม่ได้อย่างสิ้นเชิง

ในกรณีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบไดนามิกอาจต้องเผชิญกับแรงกระแทกรุนแรงเมื่อใช้งาน ไทย Gabrielm.veith จาก American Oak Ridge National Laboratory ได้ออกแบบอิเล็กโทรไลต์ที่มีลักษณะการทำให้หนาแบบเฉือน [4] อิเล็กโทรไลต์นี้ใช้ของเหลวที่ไม่ใช่แบบนิวตัน มีลักษณะเฉพาะคือในสถานะปกติ อิเล็กโทรไลต์จะแสดงอยู่ในสถานะของเหลว แต่ในกรณีที่เกิดการกระทบอย่างกะทันหัน อิเล็กโทรไลต์จะแสดงอยู่ในสถานะของแข็ง ซึ่งจะมีความแข็งแรงทนทานเป็นพิเศษ และยังสามารถบรรลุผลถึงระดับกันกระสุนได้ เนื่องจากลิเธียมเป็นเชื้อเพลิงที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรอันเนื่องมาจากความร้อนที่ออกจากแบตเตอรี่เมื่อแบตเตอรี่ไอออนชนกัน

2. โครงสร้างแบตเตอรี่ ต่อไปเราจะดูวิธีการให้ความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ ซึ่งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันกำลังพิจารณาปัญหาด้านความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ในการออกแบบโครงสร้าง เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ 18650 จะมีวาล์วระบายแรงดันอยู่ที่ฝาครอบ และสามารถระบายออกได้เมื่อความร้อนเกินการควบคุม และจะมีวัสดุค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวกอยู่ที่ฝาครอบแบตเตอรี่ด้านบนที่สอง

ความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุ PTC เพิ่มขึ้นอย่างมากในระหว่างอุณหภูมิที่สูญเสียความร้อนเพิ่มขึ้น ใหญ่เพื่อลดกระแสไฟลด นอกจากนี้ ในการออกแบบโครงสร้างเซลล์ ควรพิจารณาการออกแบบไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ และการแจ้งเตือนเกิดจากความผิดพลาด และวัตถุโลหะที่มากเกินไปจะทำให้แบตเตอรี่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรจากภายนอก ส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยได้

ประการที่สอง เมื่อออกแบบแบตเตอรี่ จะใช้ไดอะแฟรมที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น เช่น ไดอะแฟรมคอมโพสิตสามชั้นของรถรับส่งอัตโนมัติที่อุณหภูมิสูง แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง ไดอะแฟรมคอมโพสิตสามชั้นจึงถูกกำจัดออกไป ไดอะแฟรมเคลือบเซรามิกซึ่งค่อย ๆ ถูกกำจัดออกไป สามารถใช้เคลือบเซรามิกเพื่อรองรับไดอะแฟรม ลดการหดตัวของตัวคั่นที่อุณหภูมิสูง ปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ลดความเสี่ยงของความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 3. การออกแบบความปลอดภัยต่อความร้อนของชุดแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบใช้พลังงานมักประกอบด้วยแบตเตอรี่จำนวนหลายสิบ หลายร้อย หรือแม้แต่หลายพันก้อนที่ประกอบขนานกัน เช่น ชุดแบตเตอรี่ Models ของ Tesla

หากแบตเตอรี่ 18650 มากกว่า 7,000 ก้อนเกิดความร้อนเกินการควบคุม ความร้อนอาจลามไปในแพ็คแบตเตอรี่ ส่งผลให้เกิดผลร้ายแรงตามมา ตัวอย่างเช่นในเดือนมกราคม 2013 บริษัทญี่ปุ่นแห่งหนึ่งในบอสตัน สหรัฐอเมริกา ได้สำรวจความคิดเห็นของคณะกรรมาธิการความปลอดภัยการขนส่งแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา เนื่องมาจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบสี่เหลี่ยมขนาด 75AH ในชุดแบตเตอรี่ หลังจากความร้อนของแบตเตอรี่ที่อยู่ติดกันเกินการควบคุมแล้ว โบอิ้งจะต้องใช้มาตรการเพิ่มความร้อนที่กระจายอย่างไม่ควบคุมให้กับชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด

เพื่อป้องกันความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน US AllCelltechnology จึงได้พัฒนาวัสดุแยกความร้อนที่ควบคุมไม่ได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทำจากวัสดุเปลี่ยนเฟส [5] วัสดุ PCC จะถูกเติมระหว่างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโมโนเมอร์ และเมื่อชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่ในสภาวะปกติ ความร้อนจากชุดแบตเตอรี่ก็สามารถส่งผ่านไปยังชุดแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็วผ่านวัสดุ PCC และวัสดุ PCC ก็จะอยู่ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน สามารถละลายผ่านวัสดุพาราฟินซึ่งใช้ในการดูดซับความร้อนจำนวนมาก ป้องกันไม่ให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่เพิ่มสูงขึ้นอีก จึงทำให้ความร้อนภายในแบตเตอรี่ลดลง

ในการทดสอบการฝังเข็ม ชุดแบตเตอรี่ที่บรรจุจากแบตเตอรี่ 18650 และเมื่อไม่มีวัสดุ PCC ความร้อนของแบตเตอรี่ที่ควบคุมไม่ได้จะส่งผลให้มีแบตเตอรี่ 20 ก้อนในชุดแบตเตอรี่ และใช้วัสดุ PCC ในชุดแบตเตอรี่ ความร้อนของแบตเตอรี่ที่ควบคุมไม่ได้จะไม่กระตุ้นให้ชุดแบตเตอรี่อื่นๆ เริ่มทำงาน .