Tepelný únik lítium-iónovej batérie a analýza materiálu

Rôzne automobilky dnes vo veľkom používajú lítiové batérie v napájacích batériách a hustota energie je stále vyššia a vyššia, ale ľudia sú stále zafarbení bezpečnosťou batérií a nie je to dobré riešenie pre bezpečnosť batérie.Tepelný únik je hlavným predmetom výskumu bezpečnosti napájacích batérií a stojí za to sa naň zamerať.

Po prvé, pochopme, čo je tepelný únik.Tepelný únik je jav reťazovej reakcie spúšťaný rôznymi spúšťačmi, výsledkom čoho je veľké množstvo tepla a škodlivých plynov emitovaných batériou v krátkom čase, čo môže vo vážnych prípadoch dokonca spôsobiť vznietenie a výbuch batérie.Existuje mnoho dôvodov pre výskyt tepelného úniku, ako je prehriatie, prebitie, vnútorný skrat, kolízia atď. Tepelný únik batérie často začína rozkladom negatívneho filmu SEI v batériovom článku, po ktorom nasleduje rozklad a roztavenie membrány, čo vedie k zápornej elektróde a elektrolytu, po ktorom nasleduje rozklad kladnej elektródy aj elektrolytu, čím sa spustí rozsiahly vnútorný skrat, ktorý spôsobí horenie elektrolytu, ktorý sa potom šíri do ďalších článkov, čo spôsobí vážne tepelné úniky a umožňujúce samovoľné horenie celej batériovej jednotky.

Príčiny tepelného úniku možno rozdeliť na vnútorné a vonkajšie príčiny.Vnútorné príčiny sú často spôsobené vnútornými skratmi;vonkajšie príčiny sú spôsobené mechanickým nesprávnym zaobchádzaním, elektrickým prúdom, tepelným poškodením atď.

Vnútorný skrat, čo je priamy kontakt medzi kladným a záporným pólom batérie, sa značne líši v stupni kontaktu a následnej spustenej reakcii.Zvyčajne masívny vnútorný skrat spôsobený mechanickým a tepelným poškodením priamo spustí tepelný únik.Naproti tomu vnútorné skraty, ktoré sa vyvinú samy o sebe, sú relatívne malé a teplo, ktoré vytvára, je také malé, že okamžite nespustí tepelný únik.Vnútorný vlastný vývoj bežne zahŕňa výrobné chyby, zhoršenie rôznych vlastností spôsobených starnutím batérie, ako je zvýšený vnútorný odpor, usadeniny lítium-kovu spôsobené dlhodobým miernym nesprávnym používaním atď. S pribúdajúcim časom sa zvyšuje riziko vnútorného skratu spôsobeného vnútorné príčiny budú postupne pribúdať.

Mechanické zneužívanie sa týka deformácie monoméru lítiovej batérie a batérie pôsobením vonkajšej sily a relatívneho premiestnenia rôznych častí.Medzi hlavné formy proti elektrickému článku patrí kolízia, vytláčanie a prepichnutie.Napríklad cudzí predmet, ktorého sa vozidlo pri vysokej rýchlosti dotklo, priamo viedlo k zrúteniu vnútornej membrány batérie, čo následne spôsobilo skrat v batérii a v krátkom čase spustilo samovznietenie.

Elektrické zneužívanie lítiových batérií vo všeobecnosti zahŕňa vonkajší skrat, prebitie, nadmerné vybitie niekoľkých foriem, ktoré sa s najväčšou pravdepodobnosťou rozvinú do tepelného úniku až prebitia.Vonkajší skrat nastane, keď sú mimo článku pripojené dva vodiče s diferenčným tlakom.Vonkajšie skraty v batériových súpravách môžu byť spôsobené deformáciou spôsobenou kolíziou vozidla, ponorením do vody, kontamináciou vodičov alebo úrazom elektrickým prúdom počas údržby.Teplo uvoľnené z externého skratu zvyčajne nezohrieva batériu, na rozdiel od prepichnutia.Dôležitým spojením medzi vonkajším skratom a tepelným únikom je teplota dosahujúca bod prehriatia.Keď sa teplo generované vonkajším skratom nedá dobre rozptýliť, teplota batérie stúpa a vysoká teplota spúšťa tepelný únik.Preto prerušenie skratového prúdu alebo rozptýlenie prebytočného tepla sú spôsoby, ako zabrániť ďalšiemu poškodeniu vonkajšieho skratu.Prebíjanie, pretože je plné energie, je jedným z najvyšších rizík zneužitia elektrického prúdu.Výroba tepla a plynu sú dva spoločné znaky procesu prebíjania.Tvorba tepla pochádza z ohmického tepla a vedľajších reakcií.Po prvé, lítiové dendrity rastú na povrchu anódy v dôsledku nadmerného zabudovania lítia.