Oggi, diverse case automobilistiche utilizzano batterie al litio su larga scala nelle batterie di potenza, e la densità di energia sta diventando sempre più alta, ma le persone sono ancora influenzate dalla sicurezza delle batterie di potenza, e non è una buona soluzione per la sicurezza di batterie.L’instabilità termica è il principale oggetto di ricerca sulla sicurezza delle batterie di alimentazione e su cui vale la pena concentrarsi.
Prima di tutto, cerchiamo di capire cos’è la fuga termica.La fuga termica è un fenomeno di reazione a catena innescato da vari fattori scatenanti, che provoca l'emissione di una grande quantità di calore e gas nocivi dalla batteria in un breve periodo di tempo, che può persino causare l'incendio e l'esplosione della batteria in casi gravi.Ci sono molte ragioni per cui si verifica l'instabilità termica, come surriscaldamento, sovraccarico, cortocircuito interno, collisione, ecc. L'instabilità termica della batteria spesso inizia dalla decomposizione della pellicola SEI negativa nella cella della batteria, seguita dalla decomposizione e fusione del diaframma, provocando l'elettrodo negativo e l'elettrolita, seguita dalla decomposizione sia dell'elettrodo positivo che dell'elettrolita, innescando così un cortocircuito interno su larga scala, provocando la combustione dell'elettrolita, che poi si diffonde ad altre cellule, causando una grave fuga termica e consentendo all'intero pacco batteria di produrre una combustione spontanea.
Le cause dell’instabilità termica possono essere suddivise in cause interne ed esterne.Le cause interne sono spesso dovute a cortocircuiti interni;le cause esterne sono dovute ad abuso meccanico, abuso elettrico, abuso termico, ecc.
Un cortocircuito interno, ovvero un contatto diretto tra i terminali positivo e negativo della batteria, varia notevolmente nell'entità del contatto e nella conseguente reazione innescata.Di solito un massiccio cortocircuito interno causato da un abuso meccanico e termico innesca direttamente l'instabilità termica.Al contrario, i cortocircuiti interni che si sviluppano da soli sono relativamente minori e il calore che genera è così piccolo da non innescare immediatamente una fuga termica.L'autosviluppo interno include comunemente difetti di fabbricazione, deterioramento di varie proprietà causato dall'invecchiamento della batteria, come maggiore resistenza interna, depositi di litio metallico causati da un uso improprio lieve a lungo termine, ecc. Con l'accumularsi del tempo, il rischio di cortocircuito interno causato da tale le cause interne aumenteranno gradualmente.
L'abuso meccanico si riferisce alla deformazione del monomero della batteria al litio e del pacco batteria sotto l'azione di una forza esterna e al relativo spostamento di diverse parti della stessa.Le principali forme contro la cella elettrica includono collisione, estrusione e perforazione.Ad esempio, un oggetto estraneo toccato dal veicolo ad alta velocità ha provocato direttamente il collasso del diaframma interno della batteria, che a sua volta ha causato un cortocircuito all'interno della batteria e ha innescato in breve tempo una combustione spontanea.
L'abuso elettrico delle batterie al litio generalmente comprende cortocircuiti esterni, sovraccarichi, sovrascarica in diverse forme, che molto probabilmente si trasformano in fuga termica con sovraccarico.Il cortocircuito esterno si verifica quando due conduttori con pressione differenziale sono collegati all'esterno della cella.I cortocircuiti esterni nei pacchi batteria possono essere dovuti a deformazioni causate da collisioni di veicoli, immersione in acqua, contaminazione dei conduttori o scosse elettriche durante la manutenzione.In genere, il calore rilasciato da un cortocircuito esterno non riscalda la batteria a differenza di una foratura.Il collegamento importante tra un cortocircuito esterno e l'instabilità termica è la temperatura che raggiunge il punto di surriscaldamento.È quando il calore generato dal cortocircuito esterno non può essere dissipato bene che la temperatura della batteria aumenta e l'alta temperatura innesca una fuga termica.Pertanto, interrompere la corrente di cortocircuito o dissipare il calore in eccesso sono modi per impedire al cortocircuito esterno di produrre ulteriori danni.Il sovraccarico, a causa del suo pieno di energia, è uno dei maggiori rischi di abuso elettrico.La generazione di calore e gas sono due caratteristiche comuni del processo di sovraccarico.La generazione di calore deriva dal calore ohmico e dalle reazioni collaterali.Innanzitutto, i dendriti di litio crescono sulla superficie dell’anodo a causa dell’eccessivo inclusione di litio.
Misure di protezione contro la fuga termica:
Nella fase di calore autogenerato per inibire la fuga termica del nucleo, abbiamo due opzioni, una è migliorare e aggiornare il materiale del nucleo, l'essenza della fuga termica risiede principalmente nella stabilità dei materiali degli elettrodi positivi e negativi e elettrolita.In futuro, dovremo anche compiere progressi più importanti nel rivestimento del materiale catodico, nella modifica, nella compatibilità di elettrolita ed elettrodo omogenei e nel miglioramento della conduttività termica del nucleo.Oppure scegli l'elettrolita ad alta sicurezza per svolgere l'effetto ritardante di fiamma.In secondo luogo è necessario adottare soluzioni efficienti di gestione termica (Riscaldatore del liquido di raffreddamento PTC/ Riscaldatore d'aria PTC) dall'esterno per sopprimere l'aumento di temperatura della batteria agli ioni di litio, in modo da garantire che la pellicola SEI della cella non raggiunga la temperatura di dissoluzione e, naturalmente, non si verifichi una fuga termica.
Orario di pubblicazione: 17 marzo 2023
