Idag använder olika bilföretag litiumbatterier i stor skala i kraftbatterier, och energitätheten blir högre och högre, men människor är fortfarande färgade av kraftbatteriers säkerhet, och det är inte en bra lösning för batteriernas säkerhet. Termisk rusning är det huvudsakliga forskningsobjektet för kraftbatteriers säkerhet, och det är värt att fokusera på.
Låt oss först förstå vad termisk rusning är. Termisk rusning är ett kedjereaktionsfenomen som utlöses av olika faktorer, vilket resulterar i att en stor mängd värme och skadliga gaser avges av batteriet under en kort tidsperiod, vilket i allvarliga fall till och med kan orsaka att batteriet fattar eld och exploderar. Det finns många orsaker till termisk rusning, såsom överhettning, överladdning, intern kortslutning, kollision etc. Termisk rusning i batteriet börjar ofta med att den negativa SEI-filmen i battericellen sönderfaller, följt av sönderfall och smältning av membranet, vilket resulterar i den negativa elektroden och elektrolyten, följt av sönderfall av både den positiva elektroden och elektrolyten, vilket utlöser en storskalig intern kortslutning, vilket får elektrolyten att brinna, som sedan sprider sig till andra celler, vilket orsakar en allvarlig termisk rusning och gör att hela batteripaketet kan producera självantändning.
Orsakerna till termisk rusning kan delas in i interna och externa orsaker. Interna orsaker beror ofta på interna kortslutningar; externa orsaker beror ofta på mekanisk påverkan, elektrisk påverkan, termisk påverkan etc.
En intern kortslutning, vilket är en direkt kontakt mellan batteriets positiva och negativa poler, varierar kraftigt i graden av kontakt och den efterföljande reaktionen som utlöses. Vanligtvis utlöser en massiv intern kortslutning orsakad av mekanisk och termisk påverkan direkt termisk rusning. Däremot är interna kortslutningar som utvecklas av sig själva relativt små, och den värme de genererar är så liten att den inte omedelbart utlöser termisk rusning. Intern självutveckling inkluderar vanligtvis tillverkningsfel, försämring av olika egenskaper orsakade av batteriets åldring, såsom ökat inre motstånd, litiummetallavlagringar orsakade av långvarig mild felanvändning, etc. Med tiden ökar risken för intern kortslutning orsakad av sådana interna orsaker gradvis.
Mekanisk misshandel avser deformation av litiumbatteriets monomer och batteripaket under påverkan av yttre kraft, och den relativa förskjutningen av olika delar av detsamma. De huvudsakliga formerna för påverkan av den elektriska cellen inkluderar kollision, utpressning och punktering. Till exempel kan ett främmande föremål som vidrörs av fordonet i hög hastighet direkt leda till att batteriets inre membran kollapsar, vilket i sin tur orsakade en kortslutning inuti batteriet och utlöste självantändning inom en kort tidsperiod.
Elektrisk misshandel av litiumbatterier innefattar vanligtvis extern kortslutning, överladdning och överurladdning i flera former, vilket sannolikt leder till termisk rusning. Extern kortslutning uppstår när två ledare med differentialtryck är anslutna utanför cellen. Externa kortslutningar i batteripaket kan bero på deformation orsakad av fordonskollisioner, nedsänkning i vatten, kontaminering av ledare eller elektriska stötar under underhåll. Vanligtvis värmer inte värmen som frigörs från en extern kortslutning batteriet, till skillnad från en punktering. Den viktiga länken mellan en extern kortslutning och termisk rusning är att temperaturen når överhettningspunkten. Det är när värmen som genereras av den externa kortslutningen inte kan avledas ordentligt som batteritemperaturen stiger och den höga temperaturen utlöser termisk rusning. Därför är avstängning av kortslutningsströmmen eller avledning av överskottsvärme sätt att förhindra att den externa kortslutningen orsakar ytterligare skador. Överladdning, på grund av dess fulla energi, är en av de största riskerna med elektrisk misshandel. Generering av värme och gas är två vanliga egenskaper vid överladdningsprocessen. Värmegenereringen kommer från ohmsk värme och sidoreaktioner. Först växer litiumdendriter på anodytan på grund av överdriven litiuminbäddning.
Termiska rusningsskyddsåtgärder:
I det självgenererade värmesteget för att hämma termisk rusning från kärnan har vi två alternativ. Det ena är att förbättra och uppgradera kärnmaterialet. Kärnan i termisk rusning ligger huvudsakligen i stabiliteten hos de positiva och negativa elektrodmaterialen och elektrolyten. I framtiden behöver vi också göra större genombrott inom katodmaterialbeläggning, modifiering, kompatibilitet mellan homogen elektrolyt och elektrod, och förbättring av kärnans värmeledningsförmåga. Eller så väljer vi en elektrolyt med hög säkerhet för att ha en flamskyddseffekt. För det andra är det nödvändigt att använda effektiva värmehanteringslösningar (PTC-kylvätskevärmare/ PTC-luftvärmare) från utsidan för att undertrycka temperaturökningen hos litiumjonbatteriet, så att cellens SEI-film inte stiger till upplösningstemperaturen, och naturligtvis kommer ingen termisk rusning att uppstå.
Publiceringstid: 17 mars 2023
