Lityum-iyon pilin termal kaçağı ve malzeme analizi

Günümüzde çeşitli otomobil şirketleri, güç pillerinde büyük ölçekte lityum piller kullanıyor ve enerji yoğunluğu giderek artıyor, ancak insanlar hala güç pillerinin güvenliği konusunda endişeleniyor ve bu, pillerin güvenliği için iyi bir çözüm değil. piller.Termal kaçak, güç pili güvenliğinin ana araştırma nesnesidir ve üzerinde durulmaya değer.

Öncelikle termal kaçağın ne olduğunu anlayalım.Termal kaçak, çeşitli tetikleyiciler tarafından tetiklenen bir zincirleme reaksiyon olgusudur ve bu durum, pilin kısa bir süre içinde yaydığı büyük miktarda ısı ve zararlı gazlarla sonuçlanır ve bu durum, ciddi durumlarda pilin alev almasına ve patlamasına bile neden olabilir.Termal kaçak oluşumunun aşırı ısınma, aşırı şarj, dahili kısa devre, çarpışma vb. gibi birçok nedeni vardır. Pil termal kaçağı genellikle pil hücresindeki negatif SEI filminin ayrışmasıyla başlar, bunu bozunma ve erime takip eder. Diyaframın bozulması, negatif elektrot ve elektrolitin oluşmasına neden olur, ardından hem pozitif elektrot hem de elektrolit ayrışır, böylece büyük ölçekli bir dahili kısa devre tetiklenir, elektrolitin yanmasına neden olur ve bu daha sonra diğer hücrelere yayılarak neden olur. ciddi bir termal kaçak ve tüm pil takımının kendiliğinden yanma üretmesine izin veriyor.

Termal kaçağın nedenleri iç ve dış nedenlere ayrılabilir.Dahili nedenler genellikle dahili kısa devrelerden kaynaklanır;dış nedenler mekanik kötüye kullanım, elektriksel kötüye kullanım, termal kötüye kullanım vb.'den kaynaklanmaktadır.

Pilin pozitif ve negatif terminalleri arasında doğrudan temas olan dahili kısa devre, temasın derecesine ve ardından tetiklenen reaksiyona göre büyük ölçüde değişir.Genellikle mekanik ve termal kötüye kullanımın neden olduğu büyük bir dahili kısa devre, doğrudan termal kaçağı tetikler.Buna karşılık, kendi kendine gelişen dahili kısa devreler nispeten küçüktür ve ürettiği ısı o kadar küçüktür ki termal kaçağı anında tetiklemez.Dahili kişisel gelişim genellikle üretim kusurlarını, artan iç direnç gibi pilin eskimesinin neden olduğu çeşitli özelliklerin bozulmasını, uzun vadeli hafif yanlış kullanımdan kaynaklanan lityum metal birikintilerini vb. içerir. Zaman biriktikçe, bu tür pillerin neden olduğu dahili kısa devre riski iç nedenler giderek artacaktır.

Mekanik istismar, lityum pil monomerinin ve pil paketinin dış kuvvetin etkisi altında deformasyonunu ve kendisinin farklı parçalarının göreceli yer değiştirmesini ifade eder.Elektrik hücresine karşı ana formlar çarpışma, ekstrüzyon ve delinmeyi içerir.Örneğin, yüksek hızda giden bir aracın doğrudan temas ettiği yabancı bir cisim, bataryanın iç diyaframının çökmesine neden oluyor, bu da bataryada kısa devreye neden oluyor ve kısa sürede kendiliğinden yanmayı tetikliyordu.

Lityum pillerin elektriksel olarak kötüye kullanılması genellikle harici kısa devre, aşırı şarj, aşırı deşarj gibi çeşitli biçimleri içerir; bunlar büyük olasılıkla aşırı şarja yönelik termal kaçaklara dönüşecektir.Dış kısa devre, diferansiyel basınçlı iki iletken hücrenin dışına bağlandığında meydana gelir.Akü paketlerindeki harici kısa devreler, araç çarpışmalarından, suya batırılmadan, iletken kirlenmesinden veya bakım sırasında elektrik çarpmasından kaynaklanan deformasyondan kaynaklanabilir.Tipik olarak, harici bir kısa devreden salınan ısı, bir delinmenin aksine pili ısıtmaz.Harici kısa devre ile termal kaçak arasındaki önemli bağlantı, sıcaklığın aşırı ısınma noktasına ulaşmasıdır.Harici kısa devre tarafından üretilen ısı iyi bir şekilde dağıtılamadığında akü sıcaklığı yükselir ve yüksek sıcaklık termal kaçağı tetikler.Bu nedenle, kısa devre akımını kesmek veya aşırı ısıyı dağıtmak, harici kısa devrenin daha fazla hasara yol açmasını engellemenin yollarıdır.Aşırı şarj, enerji dolu olması nedeniyle, elektriğin kötüye kullanılmasının en büyük tehlikelerinden biridir.Isı ve gaz üretimi aşırı şarj işleminin iki ortak özelliğidir.Isı üretimi ohmik ısı ve yan reaksiyonlardan gelir.İlk olarak, lityumun aşırı gömülmesi nedeniyle anot yüzeyinde lityum dendritler büyür.