Termisk løb af lithium-batterier er faktisk et uundgåeligt fænomen, hovedsageligt på grund af lithiummetals meget reaktive kemiske egenskaber, hvilket gør forarbejdning, opbevaring og brug af lithiummetal meget miljøkrævende.
1. Årsager til termisk løbsk af lithium-batterier
1.1 Intern kortslutning: Når der opstår en kortslutning mellem de positive og negative poler inde i batteriet, genereres der en stor mængde varme, hvilket får batteritemperaturen til at stige hurtigt og fører til ukontrolleret varmeudvikling. Kortslutninger kan være forårsaget af defekter i batterifremstillingsprocessen, membranbrud forårsaget af batteriets ældning eller dendritvækst, der trænger ind i membranen.
1.2 Overopladning: Når et batteri er overopladet, vil den interne elektrolyt gennemgå en nedbrydningsreaktion, der producerer en stor mængde gas og varme, hvilket fører til en hurtig stigning i batteritemperaturen og forårsager termisk løb. Overopladning kan være forårsaget af fejl i opladeren, fejl i batteristyringssystemet (BMS) eller forkert brugerbetjening.
1.3 Ekstern skade:Når batteriet beskadiges af stød, kompression eller punktering, vil elektrolytten indeni lække ud og reagere kemisk med ilt i luften, hvilket producerer en stor mængde varme og gas, hvilket fører til en hurtig stigning i batteritemperaturen og forårsager termisk løb.
1.4 Batteriets ældning: Da batteriet bruges i længere tid, vil den interne elektrolyt gradvist nedbrydes og ældes, hvilket resulterer i et fald i batterikapaciteten, en stigning i den indre modstand og en forringelse af varmeafledningsevnen, hvilket i sidste ende kan føre til termisk løbe. af batteriet.
1.5 Højtemperaturmiljø:Langtidsdrift af lithiumbatterier i miljøer med høje temperaturer kan forårsage, at batteriets indre temperatur fortsætter med at stige, hvilket fører til ukontrolleret opvarmning.
2. Modforanstaltninger for termisk bortløb af lithiumbatterier
2.1 Forbedre batteriets fremstillingsnøjagtighed:Kontroller strengt kvaliteten af elektrodeplader og separatorer i produktionsprocessen. Højpræcisionsskæreudstyr bruges til at sikre, at polarisatoren er fri for grater, og avancerede kvalitetsinspektionsmetoder bruges til at sikre membranens integritet og ensartethed.
2.2 Optimer materialevalg og -forhold: Vælg stabile positive og negative elektrodematerialer og elektrolytter. For positive elektrodematerialer bør der, mens kravene til energitæthed opfyldes, prioriteres materialesystemer med god termisk stabilitet. Samtidig skal du vælge negative elektrodematerialer, der kan danne en stabil SEI-film, og justere elektrolytsammensætningen rimeligt ved at tilføje nogle termisk stabile additiver for at undertrykke nedbrydningen af elektrolytten.
2.3 Styrk kvalitetskontrollen af batterienheden: Etabler strenge monteringsprocesser og standarder, sørg for nøjagtig samling af komponenter såsom elektroder og separatorer gennem automatiseret monteringsudstyr, og udfør strenge tætningstest på de samlede batterier.
2.4 Korrekte opladning og afladningsmetoder:Brug en oplader, der opfylder batterispecifikationerne for at undgå overopladning og overafladning. For lithiumbatteriudstyr bør der indstilles rimelige opladnings- og afladningsafskæringsspændinger, og intelligente opladningsalgoritmer bør indlejres i enhedens software eller opladningsudstyret for dynamisk at justere ladestrømmen og spændingen i overensstemmelse med batteriets tilstand.
2.5 Styr temperaturen i brugsmiljøet:Prøv at undgå at bruge og opbevare batterier i omgivelser med høje temperaturer. Hvis batteriet påføres udstyr i højtemperaturmiljøer, skal der installeres effektive varmeafledningsanordninger såsom køleplader, ventilatorer osv.
2.6 Regelmæssig inspektion og vedligeholdelse:For lithiumbatteriudstyr, der bruges i lang tid, bør batteriet efterses regelmæssigt, herunder visuel inspektion (for buler, lækager osv.) og ydeevnetest (for indikatorer som kapacitet og intern modstand).
3. Nationale og industriens reaktionsstrategier for termisk bortløb af lithiumbatterier
3.1 Forbedre forsvarsstandarder: National Fire and Rescue Bureau og andre relevante afdelinger har foreslået at forbedre bygningsbrandforebyggelsesstandarder, transformere brandforebyggelse og kontrolkoncepter og reducere skader forårsaget af termisk bortløb af lithiumbatterier.
3.2 Styrk teknologiske gennembrud: OpmuntreVærtsproducenter og relaterede virksomheder for at styrke teknologisk forskning og udvikling, forbedre produktionsprocesser og forbedre sikkerhedsydelsen af nøglematerialer såsom elektrolytter og membraner.
3.3 Fremme nye batteriteknologier:Solid state-batterier og andre nye batteriteknologier har højere energitæthed og mere stabil ydeevne og bliver et forskningshotspot for nye energikøretøjer. Selvom fremstillingsprocessen for solid-state-batterier er kompleks og dyr, forventes den med den fortsatte udvikling af teknologi og omkostningsreduktion at erstatte flydende batterier i fremtiden og reducere risikoen for termisk løb.
4. Udviklingsvejen for lithiumbatterisikkerhedsteknologi er stadig lang
Med den udbredte anvendelse af lithium-ion-batterier i elektriske køretøjer, energilagringssystemer, bærbare elektroniske enheder og andre områder, har deres sikkerhedsproblemer også fået stigende opmærksomhed.
4.1 Forskning og innovation af batterimaterialer:
På nuværende tidspunkt er lithium-ion-batterier hovedsageligt afhængige af positive elektrodematerialer såsom lithium-coboltoxid og lithium-nikkel-mangan-cobaltoxid, samt grafit- eller siliciumbaserede negative elektrodematerialer. Disse materialer kan udgøre sikkerhedsrisici, såsom termisk løb og kortslutninger under opladning og afladning.
Derfor er forskning i sikrere og mere stabile batterimaterialer en vigtig retning for lithiumbatterisikkerhedsteknologi. For eksempel har solid-state batterier tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres højere energitæthed og bedre sikkerhed.
4.2 Optimering af Battery Management System (BMS):
BMS er en af kernekomponenterne i lithium-ion-batteripakker, ansvarlig for at overvåge spænding, strøm, temperatur og andre parametre for batteripakken og kontrollere opladning og afladning baseret på disse parametre.
Ved at optimere BMS-algoritmen og hardwaredesignet kan batteripakkens sikkerhed forbedres. For eksempel ved at overvåge batteripakkens sundhedsstatus i realtid, kan potentielle sikkerhedsproblemer advares og løses rettidigt.
4.3 Fremskridt inden for batteri termisk styringsteknologi:
Lithium-ion-batterier genererer varme under drift, og hvis varmen ikke spredes rettidigt, kan det få batteritemperaturen til at stige, hvilket fører til sikkerhedsproblemer.
Derfor er forskning i mere effektiv batteri termisk styringsteknologi også en vigtig retning for lithiumbatterisikkerhedsteknologi. For eksempel ved at anvende væskekøling, luftkøling og andre varmeafledningsmetoder samt udvikling af mere effektive integrerede løsninger til termiske styringssystemer.
4.4 Forbedring af batteriproduktions- og testteknologi:
Fremstillingsprocessen af lithium-ion-batterier har en betydelig indflydelse på deres ssikkerhed. For eksempel kan defekter og urenheder inde i batteriet forårsage sikkerhedsproblemer.
Derfor er forbedring af kvalitetskontrol- og testteknologien i batterifremstillingsprocessen også en vigtig del af lithiumbatterisikkerhedsteknologi. Ved at anvende mere avanceret produktionsudstyr og testmetoder kan defekter og urenheder inde i batteriet reduceres, og batteriets sikkerhed kan forbedres.
4.5 Formulering og forbedring af regler og standarder:
Med den udbredte anvendelse af lithium-ion-batterier bliver relevante regler og standarder konstant forbedret. Disse regler og standarder giver klare krav og regler for sikkerheden af lithium-ion-batterier.
Derfor er en styrkelse af formuleringen og forbedringen af regler og standarder også en vigtig retning for udviklingen af lithiumbatterisikkerhedsteknologi. Ved at formulere strengere regler og standarder kan den løbende fremskridt og forbedring af lithiumbatterisikkerhedsteknologi fremmes.