Sevgili dostum,
Herhangi bir sorunuz veya sorunuz varsa, bana buradan ulaşmaktan çekinmeyin. Bizimle şu yolla da iletişime geçebilirsiniz:
📞 WhatsApp: +86 18925002618
✉️ E-posta: [email protected]
Lütfen e-posta kimliğinizi ve WhatsApp numaranızı bırakın, size en kısa sürede geri döneceğiz!
Termal kaçak lityum iyon pili anlamak - nedenleri, mekanizması ve önlenmesi
Termal kaçak lityum iyon pil modern enerji depolama teknolojisinde önemli bir güvenlik sorunudur. Lityum pilin termal kaçak mekanizmasını ve önleyici tedbirlerini anlamak, pil sisteminin güvenliğini ve güvenilirliğini sağlamak için çok önemlidir.
Bu makale bize termal kaçak lityum iyon pilin nedenlerini, mekanizmasını ve önlenmesini anlatacaktır.
Lityum iyon pillerde termal kaçak nedir?
Lityum pil termal kaçağı, lityum pil akımı ve iç sıcaklık artışının, lityum pil hasarıyla sonuçlanan kümülatif bir karşılıklı takviye edici kullanım meydana gelmesi olgusunu ifade eder. Dar anlamda termal kaçağın ana gövdesi tek bir hücreyi ifade eder. Genelleştirilmiş termal kaçak, konusu PACK'i ifade eder.
Basitçe söylemek gerekirse, termal kaçak pozitif bir enerji geri besleme döngüsü sürecidir: yükselen sıcaklıklar sistemin ısınmasına neden olur, bu da sistemin ısınmasına neden olur, bu da sistemi daha da sıcak hale getirir ve sonuçta bir yangına veya patlamaya neden olur.
Lityum iyon pillerde termal kaçağa ne sebep olur?
Harici kısa devre
Harici yüksek sıcaklık
Diyaframın erimesi dahili kısa devreve elektrik enerjisinin serbest kalması ısı üretimini artırır.
Bu kümülatif ve birbirini güçlendiren yıkıcı kullanımın sonucu, pil hücresinin patlamaya dayanıklı filminin kırılması, elektrolitin dışarı atılması ve yangının meydana gelmesidir.
Dahili kısa devre
Lityum-iyon pillerin yanlış kullanımı veya aşırı şarj ve aşırı deşarjın neden olduğu dal kristalleri, pil üretim sürecindeki tozlar vb. gibi lityum pil kalitesi kusurları nedeniyle, büyümeyi bozacak ve diyaframı delecektir, mikro kısa devre vardır, elektrik enerjisinin serbest kalması sıcaklık artışına yol açar ve sıcaklık artışının getirdiği malzemenin kimyasal reaksiyonu kısa devre yolunu genişleterek daha büyük bir kısa devre akımı oluşturur. Termal kaçağa yol açan kümülatif, karşılıklı olarak güçlendirici bir yıkım oluşur.
Son yıllarda lityum pillerin termal kaçaklarından kaynaklanan yangın vakalarında, bunların çoğu ilk olarak dahili kısa devrelerden kaynaklanır ve ısısı ve sıcaklığı, bitişik piller için harici bir yüksek sıcaklık ortamı oluşturarak bitişik pillerin termal kaçaklarını tetikler ve bu da tüm PACK'in zincirleme reaksiyonuna yol açar.
Termal kaçak lityum iyon pil mekanizması
Lityum piller, negatif bir elektrot oluşturmak için karbon (petrol kok kömürü ve grafit) içine gömülmüş lityum iyonlarıdır.
Katot malzemesi genellikle LixCoO2, LixNiO2 ve LixMnO4'tür ve elektrolit LiPF6+ dietilen karbonat (EC)+ dimetil karbonattır (DMC).
Termal kaçağın ana tetikleyici faktörleri mekanik hasardır, akü aşırı şarjı, dahili kısa devre vb. Çeşitli faktörlerin etkisi altında, lityum-iyon pilin içindeki aktif malzeme şiddetli bir ekzotermik reaksiyona sahiptir ve pilin iç sıcaklığı kontrol edilebilir aralığı aşar, bu da sonuçta termal kaçağa yol açar.
Lityum iyon pillerdeki ekzotermik kimyasal reaksiyon, SEI katı elektrolit arayüzey filminin ayrışmasını, negatif aktif malzeme ve elektrolit reaksiyonunu, negatif aktif malzeme ve bağlayıcı reaksiyonunu ve elektrolitin oksidasyon ayrışma reaksiyonunu içerir.
Lityum iyon pillerde termal kaçak nasıl önlenir?
Dış koruma
PTC (pozitif sıcaklık katsayılı) bileşenler
Patlamaya dayanıklı valf
Geliştirilmiş soğutma sistemi
Termal yönetim sistemi esas olarak akünün her zaman makul bir çalışma sıcaklığında olmasını sağlamak için sıcaklığı kontrol etmekten sorumludur. Termal yönetim sistemi genellikle araç kontrolörü tarafından kontrol edilir. Lityum pilin sıcaklığı anormal olduğunda, pilin güvenliğini ve ömrünü sağlamak için klima sistemi tarafından zamanında ısı dağıtımı veya ısıtma gerçekleştirilir.
Aerojel akü yalıtım levhası
Aerojel yalıtım pedi, güç bataryası hücresi ile modül arasına monte edilebilir. Batarya hücresinin termal kontrolü gerçekleştiğinde, düşük termal iletkenliğe sahip aerojel, kazayı geciktiren veya engelleyen bir ısı yalıtım rolü oynayabilir.
Pil hücresi aşırı ısınıp yandığında, aerojel yalıtım tabakası sınıfa ulaşır. Yanıcı olmayan bir performans aynı zamanda yangının yayılmasını etkili bir şekilde engelleyebilir veya geciktirebilir ve batarya paketinin 5 dakika içinde yanmamasını veya patlamamasını sağlayarak kaçış için yeterli zaman sağlayabilir.
Dahili iyileştirme
Elektrolitik sıvı sisteminin iyileştirilmesi
Lityum-iyon pillerin kanı olarak lityum iyon pil elektroliti doğrudan belirler akü performansive akünün kapasitesi, çalışma sıcaklığı aralığı, çevrim performansı ve güvenlik performansında önemli bir rol oynar.
Şu anda, ticari lityum-iyon pillerin elektrolitik sıvı sisteminde en yaygın kullanılan bileşenler LiPF6, vinil karbonat ve lineer karbonattır. Elektrolitte düşük kaynama noktalarına ve düşük parlama noktalarına sahip çok sayıda karbonat çözücü, düşük bir sıcaklıkta parlayacaktır ve bu da büyük güvenlik risklerine sahiptir.
Bu nedenle, birçok araştırmacı elektrolitin güvenlik performansını iyileştirmek için elektrolitik sıvı sistemini geliştirmeye çalışmaktadır. Bataryanın ana malzemesi kısa sürede yıkıcı değişikliklere uğramazsa, elektrolitin stabilitesini artırmak bataryanın güvenliğini artırmanın önemli bir yoludur.
Pozitif elektrot malzemesi
Lityum-iyon pil katot malzemesi şarj durumunda kararsızdır lityum iyon pil voltajı 4V'den yüksektir ve oksijeni serbest bırakmak için yüksek sıcaklıklarda termal ayrışması kolaydır ve oksijen, büyük miktarda ısı ve diğer gazları üretmek için organik çözücülerle reaksiyona girmeye devam ederek pilin güvenliğini azaltır. Bu nedenle, lityum iyon pil anotu ve elektrolit arasındaki reaksiyon, termal kaçağın ana nedeni olarak kabul edilir.
Pozitif elektrot malzemeleri için kaplama modifikasyonu, güvenliklerini artırmak için yaygın bir yöntemdir. Pozitif elektrot malzemesinin yüzeyindeki MgO, A12O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2 ve diğer maddeler gibi, Li+ çıkarıldıktan sonra pozitif elektrot ile elektrolit arasındaki reaksiyonu azaltabilir, pozitif elektrotun oksijen salınımını azaltırken, pozitif elektrot malzemesinin faz değişimini engeller, yapısal stabilitesini iyileştirir, kafesteki katyonun düzensizliğini azaltır ve pozitif elektrot malzemesini azaltır. Bu, döngü sırasında yan reaksiyonlardan kaynaklanan ısı üretimini azaltır.
Ayırıcı
Şu anda, ticari lityum-iyon pillerde en yaygın kullanılan ayırıcı, ana dezavantajları yüksek sıcaklıklarda ısı büzülmesi ve zayıf elektrolit ıslatması olan poliolefin malzemelerdir.
Bu kusurların üstesinden gelmek için araştırmacılar, bunun yerine ısıya dayanıklı bir malzeme bulmak veya diyaframa az miktarda Al2O3 veya SiO2 nanoparçacık tozu eklemek gibi birçok yöntem denemişlerdir, bu da sadece sıradan diyaframı kullanmakla kalmaz, aynı zamanda pozitif elektrot malzemesinin termal stabilitesini de geliştirir.
Sonuç