I dag bruger forskellige bilproducenter lithiumbatterier i stor skala i kraftbatterier, og energitætheden bliver højere og højere, men folk er stadig præget af kraftbatteriers sikkerhed, og det er ikke en god løsning på batteriernes sikkerhed. Termisk løbskhed er det primære forskningsobjekt inden for kraftbatteriers sikkerhed, og det er værd at fokusere på.
Lad os først forstå, hvad termisk løb er. Termisk løb er et kædereaktionsfænomen udløst af forskellige udløsere, hvilket resulterer i en stor mængde varme og skadelige gasser, der udsendes af batteriet inden for kort tid, hvilket endda kan forårsage, at batteriet antændes og eksploderer i alvorlige tilfælde. Der er mange årsager til termisk løb, såsom overophedning, overopladning, intern kortslutning, kollision osv. Batteriets termiske løb starter ofte med nedbrydning af den negative SEI-film i battericellen, efterfulgt af nedbrydning og smeltning af membranen, hvilket resulterer i nedbrydning af den negative elektrode og elektrolytten, efterfulgt af nedbrydning af både den positive elektrode og elektrolytten, hvilket udløser en storstilet intern kortslutning, der får elektrolytten til at brænde, som derefter spreder sig til andre celler, hvilket forårsager en alvorlig termisk løb og tillader hele batteripakken at producere spontan antændelse.
Årsagerne til termisk runaway kan opdeles i interne og eksterne årsager. Interne årsager skyldes ofte interne kortslutninger; eksterne årsager skyldes mekanisk belastning, elektrisk belastning, termisk belastning osv.
En intern kortslutning, som er en direkte kontakt mellem batteriets positive og negative terminaler, varierer meget i graden af kontakt og den efterfølgende reaktion, der udløses. Normalt vil en massiv intern kortslutning forårsaget af mekanisk og termisk belastning direkte udløse termisk løb. I modsætning hertil er interne kortslutninger, der udvikler sig af sig selv, relativt små, og den varme, de genererer, er så lille, at de ikke umiddelbart udløser termisk løb. Intern selvudvikling omfatter almindeligvis fabrikationsfejl, forringelse af forskellige egenskaber forårsaget af batteriets ældning, såsom øget intern modstand, lithiummetalaflejringer forårsaget af langvarig mild misbrug osv. Med tiden vil risikoen for intern kortslutning forårsaget af sådanne interne årsager gradvist stige.
Mekanisk mishandling refererer til deformation af lithiumbatteriets monomer og batteripakken under påvirkning af ydre kraft og den relative forskydning af forskellige dele af den selv. De vigtigste former for påvirkning af den elektriske celle omfatter kollision, ekstrudering og punktering. For eksempel kan et fremmedlegeme, der berøres af køretøjet ved høj hastighed, føre direkte til kollaps af batteriets indre membran, hvilket igen forårsagede en kortslutning i batteriet og udløste spontan antændelse inden for kort tid.
Elektrisk misbrug af lithiumbatterier omfatter generelt ekstern kortslutning, overopladning og overafladning i flere former, hvilket sandsynligvis vil udvikle sig til termisk løb med overopladning til følge. Ekstern kortslutning opstår, når to ledere med differenstryk er forbundet uden for cellen. Eksterne kortslutninger i batteripakker kan skyldes deformation forårsaget af køretøjskollisioner, nedsænkning i vand, kontaminering af ledere eller elektrisk stød under vedligeholdelse. Typisk opvarmer den varme, der frigives fra en ekstern kortslutning, ikke batteriet, i modsætning til en punktering. Den vigtige forbindelse mellem en ekstern kortslutning og termisk løb er, at temperaturen når overophedningspunktet. Det er, når varmen, der genereres af den eksterne kortslutning, ikke kan afledes ordentligt, at batteritemperaturen stiger, og den høje temperatur udløser termisk løb. Derfor er afbrydelse af kortslutningsstrømmen eller afledning af overskydende varme måder at forhindre den eksterne kortslutning i at forårsage yderligere skade. Overopladning, på grund af dens fulde energi, er en af de største farer ved elektrisk misbrug. Generering af varme og gas er to almindelige træk ved overopladningsprocessen. Varmegenereringen kommer fra ohmsk varme og sidereaktioner. For det første vokser litiumdendritter på anodens overflade på grund af overdreven litiumindlejring.
Termisk beskyttelse mod løbskløb:
I den selvgenererede varmefase for at hæmme termisk løb af kernen har vi to muligheder. Den ene er at forbedre og opgradere kernens materiale. Essensen af termisk løb ligger primært i stabiliteten af de positive og negative elektrodematerialer og elektrolytten. I fremtiden skal vi også gøre større gennembrud inden for belægning af katodematerialer, modifikation, kompatibilitet af homogen elektrolyt og elektrode samt forbedring af kernens varmeledningsevne. Eller vælg en elektrolyt med høj sikkerhed for at have en flammehæmmende effekt. For det andet er det nødvendigt at anvende effektive termiske styringsløsninger (PTC kølevæskevarmer/ PTC-luftvarmer) udefra for at undertrykke temperaturstigningen i Li-ion-batteriet, så cellens SEI-film ikke stiger til opløsningstemperaturen, og der naturligvis ikke vil forekomme termisk løbskløb.
Opslagstidspunkt: 17. marts 2023
