Termisk løping av litiumbatterier er virkelig et uunngåelig fenomen, hovedsakelig på grunn av de svært reaktive kjemiske egenskapene til litiummetall, som gjør prosessering, lagring og bruk av litiummetall svært miljøkrevende.
1. Årsaker til termisk løping av litiumbatterier
1.1 Intern kortslutning: Når det oppstår en kortslutning mellom de positive og negative polene inne i batteriet, genereres det en stor mengde varme, noe som får batteritemperaturen til å stige raskt og fører til ukontrollert varmeutvikling. Kortslutninger kan være forårsaket av defekter i batteriproduksjonsprosessen, membranbrudd forårsaket av batterialdring, eller dendrittvekst som trenger inn i membranen.
1.2 Overlading: Når et batteri er overladet, vil den interne elektrolytten gjennomgå en nedbrytningsreaksjon, som produserer en stor mengde gass og varme, noe som fører til en rask økning i batteritemperaturen og forårsaker termisk løping. Overlading kan være forårsaket av feil på laderen, feil på batteristyringssystemet (BMS) eller feil bruk av brukeren.
1.3 Ytre skader:Når batteriet er skadet av støt, kompresjon eller punktering, vil elektrolytten inni lekke ut og reagere kjemisk med oksygen i luften, og produsere en stor mengde varme og gass, noe som fører til en rask økning i batteritemperaturen og forårsaker termisk løping.
1.4 Batterialdring: Ettersom batteriet brukes over lengre tid, vil den interne elektrolytten gradvis brytes ned og eldes, noe som resulterer i en reduksjon i batterikapasitet, en økning i indre motstand og en forringelse av varmeavledningsytelsen, noe som til slutt kan føre til termisk løping. av batteriet.
1.5 Høytemperaturmiljø:Langtidsdrift av litiumbatterier i miljøer med høy temperatur kan føre til at den interne temperaturen i batteriet fortsetter å stige, noe som fører til ukontrollert oppvarming.
2. Mottiltak for termisk løping av litiumbatterier
2.1 Forbedre batteriproduksjonsnøyaktigheten:Kontroller strengt kvaliteten på elektrodeplater og separatorer i produksjonsprosessen. Høypresisjonsskjæreutstyr brukes for å sikre at polarisatoren er fri for grader, og avanserte kvalitetsinspeksjonsmetoder brukes for å sikre integriteten og jevnheten til membranen.
2.2 Optimaliser materialvalg og forhold: Velg stabile positive og negative elektrodematerialer og elektrolytter. For positive elektrodematerialer, mens kravene til energitetthet oppfylles, bør materialsystemer med god termisk stabilitet prioriteres. Velg samtidig negative elektrodematerialer som kan danne en stabil SEI-film, og juster elektrolyttsammensetningen rimelig, tilsett noen termisk stabile tilsetningsstoffer for å undertrykke nedbrytningen av elektrolytten.
2.3 Styrke kvalitetskontrollen av batterienheten: Etabler strenge monteringsprosesser og standarder, sørg for nøyaktig montering av komponenter som elektroder og separatorer gjennom automatisert monteringsutstyr, og utfør strenge forseglingstester på de sammensatte batteriene.
2.4 Riktige metoder for lading og utlading:Bruk en lader som oppfyller batterispesifikasjonene for å unngå overlading og overutlading. For litiumbatteriutstyr bør rimelige lade- og utladningssperrespenninger angis, og intelligente ladealgoritmer bør være innebygd i enhetens programvare eller ladeutstyr for dynamisk å justere ladestrømmen og spenningen i henhold til batteriets tilstand.
2.5 Kontroller temperaturen i bruksmiljøet:Prøv å unngå å bruke og oppbevare batterier i miljøer med høy temperatur. Hvis batteriet brukes på utstyr i miljøer med høy temperatur, må effektive varmeavledningsenheter som kjøleribber, vifter osv. installeres.
2.6 Regelmessig inspeksjon og vedlikehold:For litiumbatteriutstyr som brukes over lengre tid, bør batteriet inspiseres regelmessig, inkludert visuell inspeksjon (for buler, lekkasjer osv.) og ytelsestesting (for indikatorer som kapasitet og indre motstand).
3. Nasjonale og industrielle responsstrategier for termisk løping av litiumbatterier
3.1 Forbedre forsvarsstandarder: National Fire and Rescue Bureau og andre relevante avdelinger har foreslått å forbedre bygningsbrannforebyggingsstandarder, transformere brannforebygging og kontrollkonsepter og redusere skaden forårsaket av termisk løping av litiumbatterier.
3.2 Styrke teknologiske gjennombrudd: Oppmuntree vertsprodusenter og relaterte virksomheter for å styrke teknologisk forskning og utvikling, forbedre produksjonsprosesser og forbedre sikkerhetsytelsen til nøkkelmaterialer som elektrolytter og membraner.
3.3 Fremme nye batteriteknologier:Solid state-batterier og andre nye batteriteknologier har høyere energitetthet og mer stabil ytelse, og blir et forskningshotspot for nye energikjøretøyer. Selv om produksjonsprosessen for solid-state batterier er kompleks og kostbar, med kontinuerlig utvikling av teknologi og kostnadsreduksjon, forventes det å erstatte flytende batterier i fremtiden og redusere risikoen for termisk løping.
4. Utviklingsveien for litiumbatterisikkerhetsteknologi er fortsatt lang
Med den utbredte bruken av litium-ion-batterier i elektriske kjøretøy, energilagringssystemer, bærbare elektroniske enheter og andre felt, har deres sikkerhetsproblemer også fått økende oppmerksomhet.
4.1 Forskning og innovasjon av batterimaterialer:
For tiden er litiumionbatterier hovedsakelig avhengige av positive elektrodematerialer som litiumkoboltoksid og litiumnikkelmangankoboltoksid, samt grafitt- eller silisiumbaserte negative elektrodematerialer. Disse materialene kan utgjøre sikkerhetsfarer som termisk løping og kortslutninger under lade- og utladingsprosessen.
Derfor er forskning på sikrere og mer stabile batterimaterialer en viktig retning for litiumbatterisikkerhetsteknologi. For eksempel har solid-state-batterier tiltrukket seg mye oppmerksomhet på grunn av deres høyere energitetthet og bedre sikkerhet.
4.2 Optimalisering av batteristyringssystem (BMS):
BMS er en av kjernekomponentene i litium-ion batteripakker, ansvarlig for å overvåke spenningen, strømmen, temperaturen og andre parametere til batteripakken, og kontrollere lading og utlading basert på disse parameterne.
Ved å optimalisere BMS-algoritmen og maskinvaredesignet kan sikkerheten til batteripakken forbedres. For eksempel, ved å overvåke helsestatusen til batteripakken i sanntid, kan potensielle sikkerhetsproblemer varsles og løses i tide.
4.3 Fremskritt innen batteritermisk styringsteknologi:
Litiumion-batterier genererer varme under drift, og hvis varmen ikke forsvinner i tide, kan det føre til at batteritemperaturen stiger, noe som fører til sikkerhetsproblemer.
Derfor er forskning på mer effektiv batteri termisk styringsteknologi også en viktig retning for litiumbatterisikkerhetsteknologi. For eksempel å ta i bruk væskekjøling, luftkjøling og andre varmeavledningsmetoder, samt utvikle mer effektive integrerte løsninger for termiske styringssystemer.
4.4 Forbedring av batteriproduksjon og testteknologi:
Produksjonsprosessen av litium-ion-batterier har en betydelig innvirkning på deres strygghet. For eksempel kan defekter og urenheter inne i batteriet forårsake sikkerhetsproblemer.
Derfor er forbedring av kvalitetskontroll og testteknologi i batteriproduksjonsprosessen også en viktig del av litiumbatterisikkerhetsteknologi. Ved å ta i bruk mer avansert produksjonsutstyr og testmetoder, kan defekter og urenheter inne i batteriet reduseres, og sikkerheten til batteriet kan forbedres.
4.5 Utforming og forbedring av forskrifter og standarder:
Med den utbredte bruken av litium-ion-batterier blir relevante forskrifter og standarder stadig forbedret. Disse forskriftene og standardene gir klare krav og forskrifter for sikkerheten til litiumion-batterier.
Derfor er styrking av formuleringen og forbedringen av forskrifter og standarder også en viktig retning for utviklingen av litiumbatterisikkerhetsteknologi. Ved å formulere strengere forskrifter og standarder kan kontinuerlig fremgang og forbedring av litiumbatterisikkerhetsteknologi fremmes.