Hari ini, pelbagai syarikat kereta menggunakan bateri litium secara besar-besaran dalam bateri kuasa, dan ketumpatan tenaga semakin tinggi, tetapi orang ramai masih diwarnai oleh keselamatan bateri kuasa, dan ia bukanlah penyelesaian yang baik untuk keselamatan bateri. Pelarian haba merupakan objek penyelidikan utama keselamatan bateri kuasa, dan ia patut difokuskan.
Pertama sekali, mari kita fahami apa itu larian haba. Larian haba ialah fenomena tindak balas berantai yang dicetuskan oleh pelbagai pencetus, mengakibatkan sejumlah besar haba dan gas berbahaya yang dipancarkan oleh bateri dalam tempoh masa yang singkat, yang juga boleh menyebabkan bateri terbakar dan meletup dalam kes yang serius. Terdapat banyak sebab berlakunya larian haba, seperti terlalu panas, pengecasan berlebihan, litar pintas dalaman, perlanggaran, dan sebagainya. Larian haba bateri selalunya bermula daripada penguraian filem SEI negatif dalam sel bateri, diikuti dengan penguraian dan pencairan diafragma, mengakibatkan elektrod negatif dan elektrolit, diikuti dengan penguraian kedua-dua elektrod positif dan elektrolit, sekali gus mencetuskan litar pintas dalaman berskala besar, menyebabkan elektrolit terbakar, yang kemudiannya merebak ke sel lain, menyebabkan larian haba yang serius dan membolehkan keseluruhan pek bateri menghasilkan pembakaran spontan.
Punca-punca larian haba boleh dibahagikan kepada punca dalaman dan luaran. Punca dalaman selalunya disebabkan oleh litar pintas dalaman; punca luaran adalah disebabkan oleh penyalahgunaan mekanikal, penyalahgunaan elektrik, penyalahgunaan haba, dsb.
Litar pintas dalaman, yang merupakan sentuhan langsung antara terminal positif dan negatif bateri, sangat berbeza dari segi tahap sentuhan dan tindak balas berikutnya yang dicetuskan. Biasanya litar pintas dalaman yang besar yang disebabkan oleh penyalahgunaan mekanikal dan haba akan secara langsung mencetuskan larian haba. Sebaliknya, litar pintas dalaman yang terbentuk sendiri agak kecil, dan haba yang dihasilkannya sangat kecil sehingga tidak serta-merta mencetuskan larian haba. Pembangunan kendiri dalaman biasanya merangkumi kecacatan pembuatan, kemerosotan pelbagai sifat yang disebabkan oleh penuaan bateri, seperti peningkatan rintangan dalaman, mendapan logam litium yang disebabkan oleh penyalahgunaan ringan jangka panjang, dsb. Apabila masa terkumpul, risiko litar pintas dalaman yang disebabkan oleh punca dalaman tersebut akan meningkat secara beransur-ansur.
Penyalahgunaan mekanikal merujuk kepada ubah bentuk monomer bateri litium dan pek bateri di bawah tindakan daya luaran, dan anjakan relatif bahagian-bahagian yang berbeza daripadanya. Bentuk utama terhadap sel elektrik termasuk perlanggaran, penyemperitan dan tebukan. Contohnya, objek asing yang disentuh oleh kenderaan pada kelajuan tinggi secara langsung menyebabkan keruntuhan diafragma dalaman bateri, yang seterusnya menyebabkan litar pintas dalam bateri dan mencetuskan pembakaran spontan dalam tempoh masa yang singkat.
Penyalahgunaan elektrik bateri litium secara amnya merangkumi litar pintas luaran, pengecasan berlebihan, dan pelepasan berlebihan dalam beberapa bentuk, yang kemungkinan besar akan berkembang menjadi larian haba hingga pengecasan berlebihan. Litar pintas luaran berlaku apabila dua konduktor dengan tekanan berbeza disambungkan di luar sel. Litar pintas luaran dalam pek bateri boleh disebabkan oleh ubah bentuk yang disebabkan oleh perlanggaran kenderaan, rendaman air, pencemaran konduktor atau kejutan elektrik semasa penyelenggaraan. Biasanya, haba yang dilepaskan daripada litar pintas luaran tidak memanaskan bateri dan bukannya pancitan. Hubungan penting antara litar pintas luaran dan larian haba ialah suhu yang mencapai tahap terlalu panas. Apabila haba yang dihasilkan oleh litar pintas luaran tidak dapat dilesapkan dengan baik, suhu bateri akan meningkat dan suhu yang tinggi mencetuskan larian haba. Oleh itu, memotong arus litar pintas atau menghilangkan haba berlebihan adalah cara untuk menghalang litar pintas luaran daripada menghasilkan kerosakan selanjutnya. Pengecasan berlebihan, kerana ia penuh dengan tenaga, adalah salah satu bahaya penyalahgunaan elektrik yang paling tinggi. Penjanaan haba dan gas adalah dua ciri biasa proses pengecasan berlebihan. Penjanaan haba datang daripada haba ohm dan tindak balas sampingan. Pertama, dendrit litium tumbuh di permukaan anod disebabkan oleh pembenaman litium yang berlebihan.
Langkah-langkah perlindungan larian haba:
Dalam peringkat haba yang dihasilkan sendiri untuk menghalang pelarian haba teras, kita mempunyai dua pilihan, satu adalah untuk menambah baik dan menaik taraf bahan teras, intipati pelarian haba terutamanya terletak pada kestabilan bahan elektrod positif dan negatif dan elektrolit. Pada masa hadapan, kita juga perlu membuat penemuan yang lebih tinggi dalam salutan bahan katod, pengubahsuaian, keserasian elektrolit dan elektrod homogen, dan meningkatkan kekonduksian haba teras. Atau pilih elektrolit dengan keselamatan yang tinggi untuk memainkan kesan kalis api. Kedua, adalah perlu untuk menerima pakai penyelesaian pengurusan haba yang cekap (Pemanas Penyejuk PTC/ Pemanas Udara PTC) dari luar untuk menyekat kenaikan suhu bateri Li-ion, bagi memastikan filem SEI sel tidak akan meningkat kepada suhu pembubaran, dan secara semula jadi, pelarian haba tidak akan berlaku.
Masa siaran: 17 Mac 2023
