Θερμική διαφυγή μπαταρίας λιθίου και ανάλυση υλικού

Σήμερα, διάφορες εταιρείες αυτοκινήτων χρησιμοποιούν μπαταρίες λιθίου σε μεγάλη κλίμακα σε μπαταρίες ισχύος, και η ενεργειακή πυκνότητα γίνεται όλο και μεγαλύτερη, αλλά οι άνθρωποι εξακολουθούν να είναι χρωματισμένοι από την ασφάλεια των μπαταριών ισχύος και δεν είναι καλή λύση για την ασφάλεια των μπαταρίες.Το Thermal runaway είναι το κύριο αντικείμενο έρευνας για την ασφάλεια των μπαταριών ισχύος και αξίζει να εστιάσουμε σε αυτό.

Πρώτα απ 'όλα, ας καταλάβουμε τι είναι θερμική διαφυγή.Η θερμική διαφυγή είναι ένα φαινόμενο αλυσιδωτής αντίδρασης που πυροδοτείται από διάφορους παράγοντες σκανδάλης, με αποτέλεσμα μεγάλη ποσότητα θερμότητας και επιβλαβών αερίων που εκπέμπεται από την μπαταρία σε σύντομο χρονικό διάστημα, γεγονός που μπορεί ακόμη και να προκαλέσει φωτιά και έκρηξη της μπαταρίας σε σοβαρές περιπτώσεις.Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την εμφάνιση θερμικής διαφυγής, όπως υπερθέρμανση, υπερφόρτιση, εσωτερικό βραχυκύκλωμα, σύγκρουση κ.λπ.. Η θερμική διαφυγή μπαταρίας συχνά ξεκινά από την αποσύνθεση του αρνητικού φιλμ SEI στο στοιχείο της μπαταρίας, ακολουθούμενη από την αποσύνθεση και την τήξη του διαφράγματος, με αποτέλεσμα το αρνητικό ηλεκτρόδιο και τον ηλεκτρολύτη, ακολουθούμενη από την αποσύνθεση τόσο του θετικού ηλεκτροδίου όσο και του ηλεκτρολύτη, πυροδοτώντας έτσι ένα μεγάλης κλίμακας εσωτερικό βραχυκύκλωμα, προκαλώντας την καύση του ηλεκτρολύτη, ο οποίος στη συνέχεια εξαπλώνεται σε άλλα κύτταρα, προκαλώντας μια σοβαρή θερμική διαφυγή και επιτρέπει σε ολόκληρο το πακέτο μπαταριών να παράγει αυθόρμητη καύση.

Οι αιτίες της θερμικής διαφυγής μπορούν να χωριστούν σε εσωτερικές και εξωτερικές αιτίες.Οι εσωτερικές αιτίες οφείλονται συχνά σε εσωτερικά βραχυκυκλώματα.εξωτερικές αιτίες οφείλονται σε μηχανική κατάχρηση, ηλεκτρική κατάχρηση, θερμική κατάχρηση κ.λπ.

Ένα εσωτερικό βραχυκύκλωμα, το οποίο είναι μια άμεση επαφή μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου της μπαταρίας, ποικίλλει σημαντικά ως προς τον βαθμό επαφής και την επακόλουθη αντίδραση που προκαλείται.Συνήθως ένα τεράστιο εσωτερικό βραχυκύκλωμα που προκαλείται από μηχανική και θερμική κατάχρηση θα προκαλέσει άμεσα θερμική διαφυγή.Αντίθετα, τα εσωτερικά βραχυκυκλώματα που αναπτύσσονται από μόνα τους είναι σχετικά μικρά και η θερμότητα που παράγει είναι τόσο μικρή που δεν προκαλεί αμέσως θερμική διαφυγή.Η εσωτερική αυτοανάπτυξη περιλαμβάνει συνήθως κατασκευαστικά ελαττώματα, φθορά διαφόρων ιδιοτήτων που προκαλούνται από τη γήρανση της μπαταρίας, όπως αυξημένη εσωτερική αντίσταση, εναποθέσεις μετάλλου λιθίου που προκαλούνται από μακροχρόνια ήπια κακή χρήση κ.λπ. Καθώς ο χρόνος συσσωρεύεται, ο κίνδυνος εσωτερικού βραχυκυκλώματος που προκαλείται από τέτοια τα εσωτερικά αίτια θα αυξηθούν σταδιακά.

Η μηχανική κατάχρηση, αναφέρεται στην παραμόρφωση του μονομερούς μπαταρίας λιθίου και της μπαταρίας υπό την επίδραση εξωτερικής δύναμης και στη σχετική μετατόπιση διαφορετικών τμημάτων του εαυτού της.Οι κύριες μορφές ενάντια στο ηλεκτρικό στοιχείο περιλαμβάνουν τη σύγκρουση, την εξώθηση και τη διάτρηση.Για παράδειγμα, ένα ξένο αντικείμενο που άγγιξε το όχημα με μεγάλη ταχύτητα οδήγησε απευθείας στην κατάρρευση του εσωτερικού διαφράγματος της μπαταρίας, το οποίο με τη σειρά του προκάλεσε βραχυκύκλωμα εντός της μπαταρίας και προκάλεσε αυθόρμητη καύση σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Η ηλεκτρική κατάχρηση των μπαταριών λιθίου γενικά περιλαμβάνει εξωτερικό βραχυκύκλωμα, υπερφόρτιση, υπερφόρτιση διάφορες μορφές, οι οποίες είναι πολύ πιθανό να εξελιχθούν σε θερμική διαφυγή για υπερφόρτιση.Εξωτερικό βραχυκύκλωμα συμβαίνει όταν δύο αγωγοί με διαφορική πίεση συνδέονται έξω από το στοιχείο.Τα εξωτερικά σορτς σε συσκευασίες μπαταριών μπορεί να οφείλονται σε παραμόρφωση που προκαλείται από σύγκρουση οχήματος, βύθιση στο νερό, μόλυνση του αγωγού ή ηλεκτροπληξία κατά τη συντήρηση.Συνήθως, η θερμότητα που απελευθερώνεται από ένα εξωτερικό βραχυκύκλωμα δεν θερμαίνει την μπαταρία σε αντίθεση με ένα τρύπημα.Ο σημαντικός σύνδεσμος μεταξύ ενός εξωτερικού βραχυκυκλώματος και της θερμικής διαφυγής είναι η θερμοκρασία που φτάνει στο σημείο της υπερθέρμανσης.Όταν η θερμότητα που παράγεται από το εξωτερικό βραχυκύκλωμα δεν μπορεί να διαλυθεί καλά, η θερμοκρασία της μπαταρίας αυξάνεται και η υψηλή θερμοκρασία πυροδοτεί τη θερμική διαρροή.Επομένως, η διακοπή του ρεύματος βραχυκυκλώματος ή η διάχυση της περίσσειας θερμότητας είναι τρόποι για να εμποδίσετε το εξωτερικό βραχυκύκλωμα να προκαλέσει περαιτέρω ζημιά.Η υπερφόρτιση, λόγω της πλήρους ενέργειας, είναι ένας από τους υψηλότερους κινδύνους κατάχρησης ηλεκτρικού ρεύματος.Η παραγωγή θερμότητας και αερίου είναι δύο κοινά χαρακτηριστικά της διαδικασίας υπερφόρτισης.Η παραγωγή θερμότητας προέρχεται από ωμική θερμότητα και παράπλευρες αντιδράσεις.Πρώτον, δενδρίτες λιθίου αναπτύσσονται στην επιφάνεια της ανόδου λόγω υπερβολικής ενσωμάτωσης λιθίου.