1. Поточний стан живлення теплового втечі
Згідно з повідомленнями новин про нові аварії на безпеці енергетичних транспортних засобів, в останні роки було набагато більше пов'язаних звітів про новини, ніж у попередні роки. З одного боку, ринок інвентаризації нових енергетичних транспортних засобів значно збільшився, а з ним відповідне збільшення збоїв та нещасних випадків. З іншого боку, пов'язані компанії мають слабкі технічні можливості, сліпо запускають проекти та займаються спекулятивною поведінкою, щоб поспішати та отримати частку ринку та субсидії. Це об'єктивно посилило частоту аварій безпеки.
Нові аварії на безпеці енергетичних транспортних засобів мають притаманні та унікальні причини. Оскільки акумулятори, які їх живлять, є високоактивними, високоенергетичними носіями, вони можуть відчувати тепловий втік при відносно низьких температурах. Причини теплового втікача численні та складні, що ускладнює їх запобігання. Тому живити акумулятори часто є основною причиною аварій безпеки, які переростають до більш високої тяжкості та більш високого ризику, що ускладнює їх запобігання, контроль та вирішення.
2. Поняття термічних проблем з термічним та тепловим безпекою
2.1 Концепція термічного втечі акумулятора
Тепло-втікаючий акумулятор стосується насильницької реакції в акумуляторі, спричинену певними зовнішніми умовами (такими як прокол, перегрів, коротке замикання, перенапруження тощо), що характеризується швидким та масовим вивільненням тепла, що може супроводжуватися іншими фізичними або хімічними змінами (наприклад, розрядом короткого замикання, горінням та вигуком). У системі живлення акумулятора, коли одна комірка відчуває теплову втікачу, жорстока реакція генерує велику кількість тепла, що потенційно призводить до насильницьких реакцій, таких як згоряння або вибух. Отриманий високий температура або механічний удар часто запускає тепловий втік у сусідніх клітинах. Отже, тепловий втік в одній клітині може легко поширюватися по всій акумуляторній системі, що спричиняє швидке вивільнення великої кількості енергії, що становить значну загрозу.
2.2 Проблеми з термічною безпекою акумулятора
Проблеми з термічною безпекою акумулятора, певною мірою, відносяться до теплового втечі. ДТП живих акумуляторів в таких умовах, як механічне пошкодження, теплове зловживання, зловживання електричним електричним та екстремальне застосування, в кінцевому рахунку проявляються як термічні проблеми з утікачами. Ці проблеми характеризуються складними механізмами та численними впливовими факторами, які в основному проявляються в таких аспектах:
A. Теплова безпека силових акумуляторних комірок безпосередньо пов'язана з типом електрохімічної системи, складом матеріалу, структурною формою, формою упаковки, ємністю, структурою, формою, формою розміру та умовами процесу в акумуляторі;
B. Враховуючи умови запуску термічного втікача, перегріву акумулятора, перенапруження, зовнішнього удару, екструзії, проколу та короткого замикання акумулятора, все може запустити термічний втік;
C. Щодо розширення теплового втікачі в системі акумулятора, умов навколишнього середовища, методів тригмуючого тривожного періоду та статусу завантаження, методів підключення до групи акумуляторів, методами термічного управління акумулятором та розташуванням термічної акумулятора, що ініціює втікач, безпосередньо впливають на тепловий процес розширення.
Тому тепловий втікаючий механізм акумуляторів є складним, а кілька факторів взаємно залежать. Дослідження теплового втікаючого живлення акумуляторів є дуже систематичним і важким, і стало однією з ключових і важких питань у дослідженні силових систем акумуляторів. Завдяки цим характеристикам, особливо важливим є управління тепловою безпекою акумулятора, особливо для підвищення безпеки електромобілів. Конструкція системи управління тепловою безпекою акумулятора, як правило, фокусується на забезпеченні раннього попередження перед тепловим втечею, затримкою його розширення та поширення та мінімізації втрат після термічного втечі. Це передбачає розробку стратегій контролю за безпекою та розробку матеріалів з високою безпекою акумуляторних батарей, внутрішніх конструкцій, методів упаковки акумуляторів та конструкцій батареї. Це забезпечує своєчасне виявлення термічних ризиків і запобігає або затримує їх поширення.
3. Механізми термічного втечі літій-іонного акумулятора
Завдяки відмінній продуктивності літій-іонних акумуляторів, все більша кількість електромобілів використовує їх як джерело живлення. Тому дослідження теплових утікаючих механізмів літій-іонних акумуляторів є важливим. Основні фактори, що викликають теплові втікачі в силових літій-іонних акумуляторах, включають зовнішні короткі схеми, зовнішні високі температури та внутрішні короткі схеми.
Зовнішні короткі схеми:Ймовірність небезпечної події, що виникає під час фактичної роботи транспортного засобу, відносно низька. По -перше, система транспортних засобів оснащена запобіжниками, запобіжниками та системою управління акумуляторами (BMS); По-друге, сам акумулятор може протистояти короткочасним, високим сплескам. У крайніх випадках точка короткого замикання обходить запобіжник транспортного засобу. Тривале зовнішнє коротке замикання, як правило, спалює слабкі з'єднання в ланцюзі і рідко спричиняє тепловий втік. В даний час багато компаній з системної акумуляторної батареї впроваджують інтегровані запобіжники в ланцюзі, щоб більш ефективно пом'якшити небезпеку, спричинені зовнішніми короткими ланцюгами.
Зовнішня висока температура:Завдяки структурним характеристикам літій-іонних батарей, високі температури викликають реакції розкладання в плівці SEI, електроліті та ЕК. Продукти розкладання електроліту також реагують з позитивними та негативними електродами, плавлення та розкладання сепаратора клітин. Ці множинні реакції породжують значне тепло. Розплавлення сепаратора призводить до внутрішніх коротких схем, а вивільнення електричної енергії ще більше збільшує вироблення тепла. Цей кумулятивний, взаємно підсилюючий руйнівний ефект може призвести до розриву вибухової мембрани клітини, викиду електроліту та спалювання. Варто зазначити, що, порівняно з літієвими фосфатними батареями, позитивний електродний матеріал потрійних літієвих акумуляторів більш сприйнятливий до реакцій розкладання кисню, що призводить до більш швидкого початку термічного втікача. Наприклад, в оксиді кобальту літію (LCO), досягнувши певної температури, позитивний електрод миттєво вивільняє кисень. Цей кисень реагує з розчинником для отримання великої кількості газу та тепла, що призводить до швидкого теплового втікача та високої горючості. Олівінова структура літію заліза фосфату забезпечує високу температуру. У хімічній реакції, яка призводить до теплового втікача, розкладання, а не окислення, виникає до викидання електроліту. Це призводить до низького та повільного виробництва газу, що призводить до здуття живота, а не до насильницького спалювання. Це причина, чому літієвий фосфат заліза (LFP) відносно безпечний. Однак це не означає, що він не застрахований від термічного втечі та спалювання, про що свідчать останні пожежі електричного автобуса. Основною причиною горіння LFP є тепловий розрив, спричинений вибухом, що призводить до викиду електроліту. У цьому високотемпературному середовищі електроліт швидко досягає своєї точки запалювання, викликаючи горіння, що, в свою чергу, запалює інші горючі матеріали, такі як обгортання клітин. Це ще більше посилює розсіювання тепла і викликає ланцюгову реакцію теплового втікача в інших клітинах.
Внутрішні короткі схеми:Зловживання акумуляторами, такі як дендрити, спричинені перенапруженням та перезарядкою, домішками та пилом під час виробництва акумулятора та термічною деформацією, спричиненою робочим середовищем, може призвести до погіршення росту, проколювання сепаратора та спричинення мікрокоротних ланцюгів. Вивільнення електричної енергії викликає підвищення температури, а отримані хімічні реакції в матеріалах розширюють шлях короткого замикання, генеруючи більший струм короткого замикання. Це створює кумулятивну, взаємно посилюючу шкоду, що призводить до теплового втікача. Слід зазначити, що більшість пожеж акумулятора спочатку спрацьовують внутрішніми короткими ланцюгами. Отримане тепло і температура створюють "зовнішнє середовище високої температури" для сусідніх клітин, що викликає тепловий втік у цих клітинах і спричиняючи ланцюгову реакцію по всій батареї.
Таким чином, механізм говорить про те, що тепловий втік принципово викликаний накопиченням тепла, посиленим накопиченням тепла. Якщо розсіювання тепла може бути ефективно вдосконалено і вжито заходи для запобігання цього накопичення, тим самим контролюючи температуру акумулятора в певному діапазоні, може бути досягнуто безпечного акумулятора. Це невпинне прагнення професіоналів акумуляторної галузі. Промисловість доклала невпинних зусиль для цієї мети, і були досягнуті початкові результати, наприклад, завдяки використанню ефективних конструкцій теплового управління та внутрішніх пристроїв короткого замикання. Ще один життєздатний підхід - це інновація в технології модуля або упаковки для досягнення "внутрішньої безпеки" для акумуляторних комірок. "Внутрішня безпека" має два значення: По -перше, межа енергії найменшої енергетичної одиниці така, що навіть спалювання чи вибух було б недостатнім, щоб завдати шкоди, що робить його прийнятним ризиком; По -друге, після групування, якщо в одній енергетичній одиниці виникає спалювання або вибух, енергія не спричинить ланцюгову реакцію спалювання або вибуху в інших одиницях, що робить його ізольованою та прийнятною подією.
Acey інтелектуальний Спеціалізується на наданні рішень для однієї зупинки для напівавтоматичних/повноавтоматичних складальних ліній літій акумуляторних батарей, що використовуються в ESS, БПЛА, електронному велосипеді, електронному плані, електроінструментів, двох/три колеса тощо. Крім того Система тестування упакову тощо.