Sot, kompani të ndryshme makinash po përdorin bateri litiumi në shkallë të gjerë në bateritë e energjisë, dhe dendësia e energjisë po rritet gjithnjë e më shumë, por njerëzit janë ende të shqetësuar për sigurinë e baterive të energjisë, dhe kjo nuk është një zgjidhje e mirë për sigurinë e baterive. Rrjedhja termike është objekti kryesor i kërkimit të sigurisë së baterive të energjisë, dhe ia vlen të përqendrohemi në të.
Para së gjithash, le të kuptojmë se çfarë është ikja termike. Ikja termike është një fenomen reaksioni zinxhir i shkaktuar nga shkaktarë të ndryshëm, duke rezultuar në një sasi të madhe nxehtësie dhe gazrash të dëmshëm të emetuar nga bateria brenda një periudhe të shkurtër kohore, të cilat madje mund të shkaktojnë që bateria të marrë flakë dhe të shpërthejë në raste serioze. Ka shumë arsye për ndodhjen e ikjes termike, të tilla si mbinxehja, mbingarkesa, qarku i shkurtër i brendshëm, përplasja, etj. Ikja termike e baterisë shpesh fillon nga dekompozimi i filmit negativ SEI në qelizën e baterisë, e ndjekur nga dekompozimi dhe shkrirja e diafragmës, duke rezultuar në elektrodën negative dhe elektrolitin, e ndjekur nga dekompozimi i elektrodës pozitive dhe elektrolitit, duke shkaktuar kështu një qark të shkurtër të brendshëm në shkallë të gjerë, duke shkaktuar djegien e elektrolitit, i cili më pas përhapet në qeliza të tjera, duke shkaktuar një ikje serioze termike dhe duke lejuar që e gjithë paketa e baterisë të prodhojë djegie spontane.
Shkaqet e ikjes termike mund të ndahen në shkaqe të brendshme dhe të jashtme. Shkaqet e brendshme shpesh vijnë për shkak të qarqeve të shkurtra të brendshme; shkaqet e jashtme vijnë për shkak të abuzimit mekanik, abuzimit elektrik, abuzimit termik, etj.
Një qark i shkurtër i brendshëm, i cili është një kontakt i drejtpërdrejtë midis terminaleve pozitive dhe negative të baterisë, ndryshon shumë në shkallën e kontaktit dhe reagimin pasues të shkaktuar. Zakonisht një qark i shkurtër masiv i brendshëm i shkaktuar nga abuzimi mekanik dhe termik do të shkaktojë drejtpërdrejt ikje termike. Në të kundërt, qarqet e shkurtra të brendshme që zhvillohen vetë janë relativisht të vogla, dhe nxehtësia që gjeneron është aq e vogël sa nuk shkakton menjëherë ikje termike. Vetëzhvillimi i brendshëm zakonisht përfshin defekte prodhimi, përkeqësim të vetive të ndryshme të shkaktuara nga plakja e baterisë, siç është rritja e rezistencës së brendshme, depozitat e metalit të litiumit të shkaktuara nga keqpërdorimi i lehtë afatgjatë, etj. Me kalimin e kohës, rreziku i qarkut të shkurtër të brendshëm të shkaktuar nga shkaqe të tilla të brendshme do të rritet gradualisht.
Abuzimi mekanik i referohet deformimit të monomerit të baterisë së litiumit dhe paketës së baterisë nën veprimin e forcës së jashtme, si dhe zhvendosjes relative të pjesëve të ndryshme të vetë baterisë. Format kryesore kundër qelizës elektrike përfshijnë përplasjen, nxjerrjen dhe shpimin. Për shembull, një objekt i huaj i prekur nga automjeti me shpejtësi të lartë çoi drejtpërdrejt në shembjen e diafragmës së brendshme të baterisë, e cila nga ana tjetër shkaktoi një qark të shkurtër brenda baterisë dhe shkaktoi djegie spontane brenda një periudhe të shkurtër kohore.
Abuzimi elektrik i baterive të litiumit në përgjithësi përfshin qark të shkurtër të jashtëm, mbingarkesë, mbishkarkim në disa forma, të cilat ka shumë të ngjarë të zhvillohen në ikje termike deri në mbingarkesë. Qarku i shkurtër i jashtëm ndodh kur dy përçues me presion diferencial janë të lidhur jashtë qelizës. Lidhjet e shkurtra të jashtme në paketat e baterive mund të jenë për shkak të deformimit të shkaktuar nga përplasjet e automjeteve, zhytja në ujë, ndotja e përçuesve ose goditja elektrike gjatë mirëmbajtjes. Në mënyrë tipike, nxehtësia e çliruar nga një qark i shkurtër i jashtëm nuk e ngroh baterinë në krahasim me një shpim. Lidhja e rëndësishme midis një qarku të shkurtër të jashtëm dhe ikjes termike është temperatura që arrin pikën e mbinxehjes. Është kur nxehtësia e gjeneruar nga qarku i shkurtër i jashtëm nuk mund të shpërndahet mirë, që temperatura e baterisë rritet dhe temperatura e lartë shkakton ikjen termike. Prandaj, ndërprerja e rrymës së qarkut të shkurtër ose shpërndarja e nxehtësisë së tepërt janë mënyra për të penguar qarkun e shkurtër të jashtëm të shkaktojë dëme të mëtejshme. Mbingarkesa, për shkak të energjisë së saj të plotë, është një nga rreziqet më të larta të abuzimit elektrik. Gjenerimi i nxehtësisë dhe gazit janë dy karakteristika të zakonshme të procesit të mbingarkesës. Gjenerimi i nxehtësisë vjen nga nxehtësia omike dhe reaksionet anësore. Së pari, dendritet e litiumit rriten në sipërfaqen e anodës për shkak të ngulitjes së tepërt të litiumit.
Masat e mbrojtjes nga arratisja termike:
Në fazën e vetëgjenerimit të nxehtësisë, për të penguar rrjedhjen termike të bërthamës, kemi dy mundësi: njëra është përmirësimi dhe përmirësimi i materialit të bërthamës, thelbi i rrjedhjes termike qëndron kryesisht në stabilitetin e materialeve të elektrodës pozitive dhe negative dhe elektrolitit. Në të ardhmen, ne gjithashtu duhet të bëjmë përparime më të mëdha në veshjen e materialit të katodës, modifikimin, përputhshmërinë e elektrolitit homogjen dhe elektrodës, dhe përmirësimin e përçueshmërisë termike të bërthamës. Ose të zgjedhim elektrolitin me siguri të lartë për të luajtur efektin e retardantit të flakës. Së dyti, është e nevojshme të miratohen zgjidhje efikase të menaxhimit termik (Ngrohësi i ftohësit PTC/ Ngrohës ajri PTC) nga jashtë për të shtypur rritjen e temperaturës së baterisë Li-ion, në mënyrë që të sigurohet që filmi SEI i qelizës të mos rritet në temperaturën e tretjes dhe, natyrisht, të mos ndodhë ikje termike.
Koha e postimit: 17 Mars 2023
