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Runaway termico della batteria al litio

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Runaway termico della batteria al litio

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Con lo sviluppo dell'industria automobilistica, negli ultimi anni i veicoli a combustibile alternativo sono diventati una forza che non può essere ignorata. Con l'aumento dell'uso dei veicoli a combustibile alternativo, spesso si sentono notizie di combustione spontanea, esplosione e altri aspetti dei veicoli a combustibile alternativo. L'essenza degli incidenti legati alla sicurezza dei nuovi veicoli energetici è in realtà la fuga termica della batteria. Questo documento presenta brevemente lo status quo del Thermal runaway, i problemi esistenti, i problemi da risolvere e le misure tecniche e i metodi da adottare.

1 Fuga termica

La fuga termica si riferisce al fenomeno del surriscaldamento, dell'incendio e dell'esplosione causati dalla reazione a catena di rilascio di calore della singola batteria, che provoca una rapida variazione del tasso di auto-aumento della temperatura della batteria.

2 Problemi esistenti

Con il continuo miglioramento della densità energetica delle batterie agli ioni di litio, il miglioramento della loro sicurezza è sempre più urgente per lo sviluppo dei veicoli elettrici. In pratica, il rilevamento accurato delle perdite di elettrolito nella fase iniziale rappresenta una sfida considerevole. La difficoltà risiede nell'essere "precoci" e "precisi", oltre che nel rispettare una serie di ambienti applicativi come "automobili" e "box batterie".

Infatti, i sensori altamente sensibili possono essere influenzati dal gas volatile del materiale di tenuta della scatola della batteria, causando falsi allarmi, mentre i sensori a bassa sensibilità perdono la loro funzione di allarme precoce. Come è noto, a causa della gravità degli incendi di batterie, le conseguenze di un allarme ritardato sono estremamente gravi e insopportabili

3 Principali questioni tecniche da affrontare

(1) Numerosi incidenti di combustione spontanea si sono verificati nei veicoli elettrici a nuova energia, facendo suonare ancora una volta l'allarme per la sicurezza dei veicoli elettrici. Gli esperti hanno sottolineato che la fuga termica della batteria è la causa principale dell'incendio delle batterie elettriche. Per le batterie agli ioni di litio, la fuga termica è l'incidente di sicurezza più grave, che causa l'incendio o addirittura l'esplosione delle batterie agli ioni di litio, minacciando direttamente la sicurezza della vita degli utenti.

(2) Le condizioni del Thermal runaway sono diverse per le varie celle elettriche. Grazie al rilevamento delle diverse condizioni di innesco del Thermal runaway per le celle elettriche, è possibile realizzare un allarme precoce e un controllo intelligente dei rischi di incendio delle batterie e avvisare in anticipo i passeggeri.

(3) Attraverso il rilevamento del Thermal runaway, il veicolo elettrico può avere i vantaggi di essere molto precoce, preciso e affidabile, senza falsi allarmi e segnalazioni mancanti, e il costo può essere ottimizzato, diventando così il miglior schema tecnico per garantire il funzionamento sicuro dei veicoli a nuova energia.

4 Misure e metodi tecnici proposti

(1) I fattori che causano il riscaldamento anomalo sono generalmente suddivisi in due categorie: fattori interni e fattori esterni. I principali fattori interni sono: difetti di produzione della batteria che portano a cortocircuiti interni; l'uso improprio della batteria porta alla generazione di dendriti di litio all'interno, causando un cortocircuito tra gli elettrodi positivi e negativi. I principali fattori esterni sono: fattori esterni come lo schiacciamento e l'agugliatura che causano cortocircuiti nelle batterie agli ioni di litio; il cortocircuito esterno della batteria provoca l'accumulo di calore all'interno della batteria in modo troppo rapido; l'eccessiva temperatura esterna porta alla decomposizione del film SEI e dei materiali dell'elettrodo positivo.

(2) Test di fuga termica di una singola cella elettrica. Il fenomeno del Thermal runaway di diversi modelli di nuclei elettrici di diversi produttori è diverso. È necessario testare le condizioni di innesco della fuga termica della singola cella elettrica e il fenomeno della fuga termica per la cella elettrica utilizzata nel progetto attuale.

(3) Test di riscaldamento dei contatti fuori controllo. Utilizzare un dispositivo di riscaldamento piatto o a forma di asta e la superficie del pozzetto deve essere ricoperta da uno strato ceramico, metallico o isolante. L'area di riscaldamento dell'apparecchiatura di prova non deve superare la superficie della cella della batteria; mettere a contatto la superficie di riscaldamento del dispositivo di riscaldamento direttamente con la superficie della singola batteria e interrompere l'attivazione quando si verifica il Thermal runaway o la temperatura del punto di monitoraggio raggiunge i 300 ℃

(4) Test di riscaldamento a contatto con l'agopuntura fuori controllo. Il contenuto specifico del test è il seguente: il materiale utilizzato per l'ago deve essere acciaio e il diametro dell'ago deve essere di 3 mm~8 mm; la forma della punta dell'ago è conica, con un angolo di 20°~60°; il test dell'ago deve essere condotto alla velocità di 0,1 mm/s~10 mm/s lungo la posizione e la direzione (ad esempio, la direzione perpendicolare all'asta) in cui la fuga termica può innescare la cella.

(5) Giudizio sulle condizioni di fuga termica. Quando la temperatura supera una certa soglia, viene emesso un avviso di giudizio. Quando il banco di fumo supera una certa soglia, viene emesso un avviso di giudizio. Quando il gas supera una certa soglia, viene emesso un avviso di giudizio. Quando la fiamma supera una certa soglia, viene emesso un avviso di giudizio. Lo scopo del sistema è quello di stabilire priorità precise per identificare efficacemente i diversi stati e fornire sempre una protezione efficace

5 Significato teorico e applicativo

Nella fase iniziale del Thermal runaway delle batterie agli ioni di litio, a causa della lenta variazione della temperatura della batteria, della tensione di scarica, della corrente di scarica e di altri parametri caratteristici di identificazione, il guasto della batteria non può essere rilevato il più presto possibile attraverso i moderni BMS. In questo momento, la reazione elettrochimica all'interno della batteria produce un gran numero di sostanze gassose. Pertanto, è teoricamente possibile utilizzare sensori di rilevamento dei gas per ottenere un allarme precoce di Thermal runaway delle batterie agli ioni di litio. Per un sistema di batterie agli ioni di litio che richiede sicurezza e stabilità, la fuga termica e la diffusione della fuga termica durante l'uso sono entrambe manifestazioni di mancanza di sicurezza.

Nella fase iniziale del Thermal runaway delle batterie agli ioni di litio, a causa della lenta variazione della temperatura della batteria, della tensione di scarica, della corrente di scarica e di altri parametri caratteristici di identificazione, il guasto della batteria non può essere rilevato il più presto possibile attraverso i moderni BMS. In questo momento, la reazione elettrochimica all'interno della batteria produce un gran numero di sostanze gassose. Pertanto, è teoricamente possibile utilizzare sensori di rilevamento dei gas per ottenere un allarme precoce di Thermal runaway delle batterie agli ioni di litio.

Per un sistema di batterie agli ioni di litio che richiede sicurezza e stabilità, la fuga termica e la diffusione della fuga termica durante l'uso sono entrambe manifestazioni di mancanza di sicurezza. A causa dell'alta densità di energia delle batterie agli ioni di litio e della particolarità del rilascio di energia, gas nocivi e così via, il test di diffusione della fuga termica menzionato in molti standard serve in realtà a garantire che il sistema abbia un feedback accurato quando sta per verificarsi una singola fuga termica. Il sistema di batterie deve avere una certa capacità di inibire o ritardare la diffusione del Thermal runaway, in modo da garantire che il personale possa valutare la gravità dell'incidente e riservarsi un tempo di evacuazione sufficiente prima che la sua forza distruttiva minacci l'incolumità delle persone, in modo da prevenire un'ulteriore espansione dei rischi personali.