Larian haba bateri litium-ion dan analisis bahan

Hari ini, pelbagai syarikat kereta menggunakan bateri litium secara besar-besaran dalam bateri kuasa, dan ketumpatan tenaga semakin tinggi dan lebih tinggi, tetapi orang ramai masih diwarnai oleh keselamatan bateri kuasa, dan ia bukan penyelesaian yang baik untuk keselamatan bateri.Larian haba ialah objek penyelidikan utama keselamatan bateri kuasa, dan ia patut diberi tumpuan.

Pertama sekali, marilah kita memahami apa itu termal runaway.Larian terma ialah fenomena tindak balas berantai yang dicetuskan oleh pelbagai pencetus, mengakibatkan sejumlah besar haba dan gas berbahaya yang dikeluarkan oleh bateri dalam tempoh yang singkat, malah boleh menyebabkan bateri terbakar dan meletup dalam kes yang serius.Terdapat banyak sebab untuk berlakunya larian haba, seperti terlalu panas, mengecas berlebihan, litar pintas dalaman, perlanggaran, dan lain-lain. Larian haba bateri selalunya bermula daripada penguraian filem SEI negatif dalam sel bateri, diikuti oleh penguraian dan lebur diafragma, mengakibatkan elektrod negatif dan elektrolit, diikuti oleh 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 pelarian haba yang serius dan membenarkan keseluruhan pek bateri menghasilkan pembakaran spontan.

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 dalam tahap sentuhan dan tindak balas seterusnya yang dicetuskan.Biasanya litar pintas dalaman yang besar yang disebabkan oleh penyalahgunaan mekanikal dan haba akan secara langsung mencetuskan pelarian haba.Sebaliknya, litar pintas dalaman yang berkembang sendiri adalah agak kecil, dan haba yang dihasilkannya adalah sangat kecil sehingga ia tidak serta-merta mencetuskan pelarian haba.Pembangunan diri dalaman biasanya termasuk kecacatan pembuatan, kemerosotan pelbagai sifat yang disebabkan oleh penuaan bateri, seperti peningkatan rintangan dalaman, deposit logam litium yang disebabkan oleh penyalahgunaan ringan jangka panjang, dll. Apabila masa semakin lama, risiko litar pintas dalaman yang disebabkan oleh sedemikian punca dalaman 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 itu sendiri.Bentuk utama terhadap sel elektrik termasuk perlanggaran, penyemperitan dan tusukan.Sebagai contoh, objek asing yang disentuh oleh kenderaan pada kelajuan tinggi secara langsung membawa kepada keruntuhan diafragma dalaman bateri, yang seterusnya menyebabkan litar pintas dalam bateri dan mencetuskan pembakaran spontan dalam tempoh yang singkat.

Penyalahgunaan elektrik bateri litium secara amnya termasuk litar pintas luaran, caj berlebihan, pelepasan lebihan beberapa bentuk, yang berkemungkinan besar akan berkembang menjadi pelarian haba untuk mengecas berlebihan.Litar pintas luaran berlaku apabila dua konduktor dengan tekanan berbeza disambungkan di luar sel.Seluar pendek 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 dibebaskan daripada litar pintas luaran tidak memanaskan bateri berbanding dengan tusukan.Pautan penting antara litar pintas luaran dan pelarian haba ialah suhu yang mencapai titik terlalu panas.Ia adalah apabila haba yang dijana oleh litar pintas luaran tidak dapat dilesapkan dengan baik bahawa suhu bateri meningkat dan suhu tinggi mencetuskan pelarian 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 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 ohmik dan tindak balas sampingan.Pertama, dendrit litium tumbuh pada permukaan anod disebabkan oleh pembenaman litium yang berlebihan.