Теплова втеча літієвих батарей справді є неминучим явищем, головним чином через високоактивні хімічні властивості металевого літію, що робить обробку, зберігання та використання металевого літію надзвичайно вимогливим до навколишнього середовища.
1. Причини теплового розбігу літієвих батарей
1.1 Внутрішнє коротке замикання: Коли відбувається коротке замикання між позитивним і негативним полюсами всередині батареї, утворюється велика кількість тепла, що призводить до швидкого підвищення температури батареї та неконтрольованого виділення тепла. Коротке замикання може бути спричинене дефектами в процесі виробництва батареї, розривом мембрани внаслідок старіння батареї або зростанням дендритів, що проникають у мембрану.
1.2 Перезарядка: Коли батарея перезаряджається, внутрішній електроліт піддається реакції розкладання, утворюючи велику кількість газу та тепла, що призводить до швидкого підвищення температури батареї та спричиняє перегріву. Перезарядка може бути спричинена несправністю зарядного пристрою, несправністю системи керування акумулятором (BMS) або неправильною роботою користувача.
1.3 Зовнішні пошкодження:Якщо акумулятор пошкоджено внаслідок удару, стиснення або проколу, електроліт всередині витікає та вступає в хімічну реакцію з киснем у повітрі, утворюючи велику кількість тепла та газу, що призводить до швидкого підвищення температури акумулятора та спричиняє перегрівання.
1.4 Старіння батареї: Коли батарея використовується протягом тривалого періоду часу, внутрішній електроліт поступово розкладатиметься та старітиме, що призведе до зменшення ємності батареї, збільшення внутрішнього опору та погіршення ефективності розсіювання тепла, що в кінцевому підсумку може призвести до перегріву. акумулятора.
1.5 Середовище з високою температурою:Тривала робота літієвих батарей у середовищі з високою температурою може призвести до підвищення внутрішньої температури батареї, що призведе до неконтрольованого нагрівання.
2. Контрзаходи для теплового розбігу літієвих батарей
2.1 Підвищення точності виготовлення акумулятора:Суворо контролюйте якість електродних пластин і сепараторів у процесі виробництва. Використовується високоточне обладнання для різання, щоб забезпечити відсутність задирок на поляризаторі, а для забезпечення цілісності та однорідності діафрагми використовуються передові методи контролю якості.
2.2 Оптимізація вибору матеріалу та співвідношення: Виберіть стабільні позитивні та негативні електродні матеріали та електроліти. Для матеріалів позитивних електродів, при дотриманні вимог щодо щільності енергії, пріоритет слід віддавати системам матеріалів з хорошою термічною стабільністю. У той же час вибирайте матеріали негативного електрода, які можуть утворювати стабільну плівку SEI, і розумно регулюйте склад електроліту, додаючи деякі термостійкі добавки для придушення розкладання електроліту.
2.3 Посилити контроль якості складання батареї: Встановіть суворі процеси та стандарти складання, забезпечте точне складання таких компонентів, як електроди та сепаратори, за допомогою автоматизованого монтажного обладнання та проведіть суворі тести на герметичність зібраних батарей.
2.4 Правильні методи заряджання та розряджання:Використовуйте зарядний пристрій, який відповідає специфікаціям акумулятора, щоб уникнути перезаряджання та надмірного розряджання. Для обладнання з літієвими акумуляторами слід установити розумну граничну напругу заряджання та розряджання, а інтелектуальні алгоритми заряджання мають бути вбудовані в програмне забезпечення пристрою або зарядне обладнання для динамічного регулювання зарядного струму та напруги відповідно до стану акумулятора.
2.5 Контролюйте температуру середовища використання:Намагайтеся уникати використання та зберігання батарей у середовищі з високою температурою. Якщо батарея використовується в обладнанні, яке працює в умовах високої температури, необхідно встановити ефективні пристрої для розсіювання тепла, такі як радіатори, вентилятори тощо.
2.6 Регулярний огляд і технічне обслуговування:Для літієвого акумуляторного обладнання, яке використовується протягом тривалого часу, батарею слід регулярно перевіряти, включаючи візуальний огляд (на наявність опуклостей, витоків тощо) і перевірку ефективності (для таких показників, як ємність і внутрішній опір).
3. Національні та галузеві стратегії реагування на термічну втечу літієвих батарей
3.1 Поліпшити стандарти оборони: Національне пожежно-рятувальне бюро та інші відповідні департаменти запропонували вдосконалити стандарти запобігання пожежам у будівлях, змінити концепції запобігання пожежам та контролю за ними, а також зменшити шкоду, спричинену розбігом тепла літієвих батарей.
3.2 Зміцнення технологічних проривів: ЗаохочуйтеВиробники та суміжні підприємства зміцнюють технологічні дослідження та розробки, покращують виробничі процеси та підвищують безпечність ключових матеріалів, таких як електроліти та мембрани.
3.3 Просування нових технологій акумуляторів:Твердотільні батареї та інші нові технології акумуляторів мають вищу щільність енергії та більш стабільну продуктивність, стаючи гарячою точкою для досліджень нових транспортних засобів. Незважаючи на те, що процес виробництва твердотільних батарей є складним і дорогим, з безперервним удосконаленням технологій і зниженням витрат очікується, що в майбутньому вони замінять рідкі батареї та зменшать ризик перегріву.
4. Шлях розвитку технології безпеки літієвих батарей ще довгий
Із широким застосуванням літій-іонних акумуляторів в електромобілях, системах накопичення енергії, портативних електронних пристроях та інших галузях питанням їх безпеки також приділяється все більше уваги.
4.1 Дослідження та інновації матеріалів для акумуляторів:
В даний час літій-іонні батареї в основному покладаються на матеріали позитивного електрода, такі як оксид літію-кобальту та літій-нікель-оксид марганцю і кобальту, а також матеріали негативного електрода на основі графіту або кремнію. Ці матеріали можуть становити загрозу безпеці, наприклад перегрівання та коротке замикання під час процесу заряджання та розряджання.
Тому дослідження безпечніших і стабільніших матеріалів для акумуляторів є важливим напрямком для технологій безпеки літієвих акумуляторів. Наприклад, твердотільні батареї привернули велику увагу завдяки своїй високій щільності енергії та кращій безпеці.
4.2 Оптимізація системи керування акумулятором (BMS):
BMS є одним із основних компонентів літій-іонних акумуляторних блоків, відповідальних за моніторинг напруги, струму, температури та інших параметрів акумуляторного блоку, а також керування заряджанням і розряджанням на основі цих параметрів.
Завдяки оптимізації алгоритму BMS і апаратного забезпечення можна підвищити безпеку акумуляторної батареї. Наприклад, відстежуючи стан справності акумуляторної батареї в режимі реального часу, можна вчасно попередити про можливі проблеми безпеки та вирішити їх.
4.3 Прогрес у технології управління температурою батареї:
Літій-іонні батареї виділяють тепло під час роботи, і якщо тепло не розсіюється вчасно, це може призвести до підвищення температури батареї, що призведе до проблем з безпекою.
Таким чином, дослідження більш ефективної технології управління температурою батареї також є важливим напрямком для технології безпеки літієвих батарей. Наприклад, застосування рідинного охолодження, повітряного охолодження та інших методів розсіювання тепла, а також розробка більш ефективних інтегрованих рішень для систем керування температурою.
4.4 Удосконалення технології виробництва та тестування акумуляторів:
Процес виробництва літій-іонних акумуляторів має значний вплив на їх sбезпечність. Наприклад, дефекти та забруднення всередині акумулятора можуть спричинити проблеми з безпекою.
Тому вдосконалення технології контролю якості та тестування в процесі виробництва акумуляторів також є важливою частиною технології безпеки літієвих акумуляторів. Застосовуючи більш досконале виробниче обладнання та методи тестування, можна зменшити кількість дефектів і забруднень всередині батареї, а також підвищити безпеку батареї.
4.5 Розробка та вдосконалення нормативних документів і стандартів:
З широким застосуванням літій-іонних акумуляторів відповідні нормативи та стандарти постійно вдосконалюються. Ці правила та стандарти містять чіткі вимоги та норми щодо безпеки літій-іонних батарей.
Таким чином, посилення формулювання та вдосконалення правил і стандартів також є важливим напрямком для розвитку технологій безпеки літієвих батарей. Формулюючи суворіші правила та стандарти, можна сприяти постійному прогресу та вдосконаленню технології безпеки літієвих батарей.