Hoje, várias montadoras estão usando baterias de lítio em larga escala em baterias de energia, e a densidade de energia está cada vez mais alta, mas as pessoas ainda se preocupam com a segurança das baterias de energia, e não é uma boa solução para a segurança de baterias.A fuga térmica é o principal objeto de pesquisa sobre segurança de baterias de energia e vale a pena focar.
Em primeiro lugar, vamos entender o que é fuga térmica.A fuga térmica é um fenômeno de reação em cadeia desencadeado por vários gatilhos, resultando em uma grande quantidade de calor e gases nocivos emitidos pela bateria em um curto período de tempo, o que pode até fazer com que a bateria pegue fogo e exploda em casos graves.Existem muitas razões para a ocorrência de fuga térmica, como superaquecimento, sobrecarga, curto-circuito interno, colisão, etc. A fuga térmica da bateria geralmente começa a partir da decomposição do filme SEI negativo na célula da bateria, seguida pela decomposição e derretimento do diafragma, resultando no eletrodo negativo e no eletrólito, seguido pela decomposição do eletrodo positivo e do eletrólito, desencadeando assim um curto-circuito interno em grande escala, fazendo com que o eletrólito queime, que então se espalha para outras células, causando uma grave fuga térmica e permitindo que toda a bateria produza combustão espontânea.
As causas da fuga térmica podem ser divididas em causas internas e externas.As causas internas são frequentemente devidas a curtos-circuitos internos;causas externas são devidas a abuso mecânico, abuso elétrico, abuso térmico, etc.
Um curto-circuito interno, que é um contato direto entre os terminais positivo e negativo da bateria, varia muito no grau de contato e na reação subsequente desencadeada.Normalmente, um curto-circuito interno massivo causado por abuso mecânico e térmico irá desencadear diretamente a fuga térmica.Em contraste, os curtos-circuitos internos que se desenvolvem por si próprios são relativamente pequenos e o calor gerado é tão pequeno que não provoca imediatamente a fuga térmica.O autodesenvolvimento interno geralmente inclui defeitos de fabricação, deterioração de várias propriedades causadas pelo envelhecimento da bateria, como aumento da resistência interna, depósitos de metal de lítio causados por uso indevido moderado a longo prazo, etc. as causas internas aumentarão gradualmente.
Abuso mecânico refere-se à deformação do monômero da bateria de lítio e da bateria sob a ação de força externa e ao deslocamento relativo de diferentes partes de si mesmo.As principais formas contra a célula elétrica incluem colisão, extrusão e perfuração.Por exemplo, um objeto estranho tocado pelo veículo em alta velocidade levou diretamente ao colapso do diafragma interno da bateria, o que por sua vez causou um curto-circuito dentro da bateria e desencadeou a combustão espontânea num curto período de tempo.
O abuso elétrico das baterias de lítio geralmente inclui curto-circuito externo, sobrecarga e descarga excessiva de várias formas, o que tem maior probabilidade de evoluir para fuga térmica para sobrecarga.Curto-circuito externo ocorre quando dois condutores com pressão diferencial são conectados fora da célula.Curtos externos nas baterias podem ser causados por deformações causadas por colisões de veículos, imersão em água, contaminação de condutores ou choque elétrico durante a manutenção.Normalmente, o calor liberado por um curto-circuito externo não aquece a bateria, ao contrário de um furo.A ligação importante entre um curto-circuito externo e a fuga térmica é a temperatura que atinge o ponto de superaquecimento.É quando o calor gerado pelo curto-circuito externo não pode ser bem dissipado que a temperatura da bateria aumenta e a alta temperatura provoca fuga térmica.Portanto, cortar a corrente de curto-circuito ou dissipar o excesso de calor são formas de inibir que o curto-circuito externo produza maiores danos.A sobrecarga, por ser cheia de energia, é um dos maiores riscos de abuso elétrico.A geração de calor e gás são duas características comuns do processo de sobrecarga.A geração de calor vem do calor ôhmico e de reações colaterais.Primeiro, os dendritos de lítio crescem na superfície do ânodo devido à incorporação excessiva de lítio.
Medidas de proteção contra fuga térmica:
No estágio de calor autogerado para inibir a fuga térmica do núcleo, temos duas opções, uma é melhorar e atualizar o material do núcleo, a essência da fuga térmica reside principalmente na estabilidade dos materiais do eletrodo positivo e negativo e eletrólito.No futuro, também precisaremos fazer avanços maiores no revestimento do material catódico, modificação, compatibilidade de eletrólito e eletrodo homogêneo e melhoria da condutividade térmica do núcleo.Ou escolha o eletrólito com alta segurança para desempenhar o efeito de retardador de chama.Em segundo lugar, é necessário adotar soluções eficientes de gestão térmica (Aquecedor de refrigerante PTC/ Aquecedor de ar PTC) do lado de fora para suprimir o aumento de temperatura da bateria de íons de lítio, de modo a garantir que o filme SEI da célula não suba até a temperatura de dissolução e, naturalmente, não ocorrerá fuga térmica.
Horário da postagem: 17 de março de 2023
