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Thermisches Durchgehen einer leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterie

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Thermisches Durchgehen einer leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterie

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Lithium-Entwicklung während der Batterieladung und Schnellladekontrolle

Durch den Test wird festgestellt, dass es zu einer deutlichen Lithiumausscheidung kommt, wenn die Batterie schnell geladen wird. Die Untersuchung des Mechanismus der Lithiumentwicklung hat ergeben, dass der gesamte Prozess der Lithiumentwicklung Lithiumausfällung und Wiedereinbettung auf der Oberfläche der negativen Elektrode während des Aufladens der Batterie umfasst. Der Ausfällungsprozess findet statt, nachdem die negative Elektrode ein Nullpotential aufweist. Nachdem die Batterie den Ladevorgang beendet hat, steigt das Potenzial wieder auf über Null. Zu diesem Zeitpunkt wird es wieder eingebettet. Dann wird das gesamte reversible Lithium vollständig aufgelöst und die negative Elektrode reagiert nicht mehr.

Durch Anpassung des Ladestroms, um die Potenzialdifferenz gegen Null zu bringen, kann eine Schnellladung ohne Lithiumausfällung erreicht werden.

Kurzschluss in Batterie und Batteriemanagement

Ein interner Kurzschluss ist eine häufige Ursache für ein thermisches Durchgehen der Batterie. Verschiedene Arten von internen Kurzschlüssen können aus unterschiedlichen Gründen auftreten, darunter mechanische Verformung, Extrusion, Rissbildung, Membranbruch, Überladung und Entladung sowie extreme Überhitzung. Ein gefährlicherer interner Kurzschluss ist ein selbst verursachter interner Kurzschluss, wie z. B. der Unfall der Boeing 787, der durch die kumulative Entwicklung von Verunreinigungen und Partikeln entsteht, die im Herstellungsprozess nach langem Betrieb eingeführt werden.

Ein interner Kurzschluss ist ein Phänomen, das sich bei der Prüfung nur schwer reproduzieren lässt. Es sollte eine Vielzahl alternativer Prüfmethoden entwickelt werden. Wir haben eine neue alternative Testmethode entwickelt, um den Nachweis eines internen Kurzschlusses zu simulieren. Der Schlüssel dazu ist die Implantation eines speziellen Kurzschlussauslösers aus einer Memory-Legierung mit Spike-Struktur in die Batterie, die Erhöhung der Temperatur, damit sich die Spike-Struktur nach oben neigt, und das Durchstechen der Membran, um den Prozess des internen Kurzschlusses zu simulieren.

Durch diesen Test wird festgestellt, dass die wichtigsten internen Kurzschlussarten Aluminium-Kupfer, positives Kupfer, Aluminium-Negativ und positive Negativschaltungen sind. Einige von ihnen sind sofort außer Kontrolle, wie z.B. der Kontakt zwischen Aluminium und negativer Elektrode; der Kontakt zwischen positiver und negativer Elektrode führt im Allgemeinen nicht zu einem thermischen Durchgehen; das Risiko eines Kontakts zwischen Aluminium und Kupfer ist ebenfalls relativ hoch, führt aber nicht unbedingt sofort zu einem internen Kurzschluss.

Das Wichtigste bei der Prüfung ist die Absicherung der internen Kurzschlussposition, die zur Beendigung des gesamten internen Kurzschlusses oder zu einem schwereren internen Kurzschluss führen kann.

Daher ist es notwendig, verschiedene Parameter zu analysieren, die diese Sicherung beeinflussen. Wir fassen den gesamten Entwicklungsprozess des internen Kurzschlusses umfassend zusammen. Auf dieser Grundlage schlagen wir vor, dass es zum Schutz vor thermischem Durchgehen notwendig ist, den internen Kurzschluss in einem frühen Stadium zu testen.

Eine der zu analysierenden Methoden ist die Methode zur Prüfung des internen Kurzschlusses von Serienbatterien, die auf der Grundlage von Konsistenzunterschieden diagnostiziert werden muss.

Natürlich reicht ein interner Kurzschlusstest allein nicht aus. Nur durch ein umfassendes Management von Überladung, Überentladung und SOP ist es möglich, die Frühwarnung vor internem Kurzschluss und thermischem Durchgehen zu realisieren. Dies ist eine neue Generation von Batteriemanagementsystemen, die eine umfassende Zustandsbewertung und Fehlerprüfung mit Sicherheit als Kernstück bieten.

Thermisches Durchgehen und thermisches Design von Einzelzellen

Bei den Membranmaterialien haben sich viele Änderungen ergeben. Von PE, PP, PE + Keramik zu pet, die hitzebeständige Temperatur des Diaphragmas wurde sehr hoch, die 300 ℃ erreichen kann; Zur gleichen Zeit, die Sauerstoff-Freisetzung Temperatur der Kathodenmaterialien ist allmählich von der frühen LFP zu ncm111, ncm523, ncm622 und ncm811.

Mit den Veränderungen dieser beiden Technologien ändert sich auch der Mechanismus des thermischen Durchgehens. Die meisten der frühen Batterien waren aufgrund eines groß angelegten internen Kurzschlusses, der durch den Zusammenbruch der Membran verursacht wurde, außer Kontrolle geraten, aber der Mechanismus des thermischen Durchgehens der gegenwärtig verwendeten Hochtemperaturmembran, die mit der positiven Lithium-Ionen-Batterie 811 ausgestattet ist, hat sich geändert, und die Sauerstofffreisetzung des positiven Materials ist die Hauptursache für das thermische Durchgehen geworden.

Die Testergebnisse zeigen, dass ein thermisches Durchgehen auch dann auftritt, wenn das Diaphragma vollständig entfernt wird und der Elektrolyt ohne internen Kurzschluss abgelassen wird. Wenn die positiven und negativen Pulver zum Nachweis gemischt werden, kommt es zu einem heftigen exothermen Peak.

Thermische Ausbreitung und Wärmemanagement des Batteriesystems

Wenn alle bisherigen Methoden versagen, sollten wir das Problem aus der Perspektive des gesamten Systems betrachten. Wenn beispielsweise ein heftiger Aufprall stattfindet oder das Chassis von scharfen Gegenständen durchbohrt wird, kommt es von Zeit zu Zeit zum thermischen Durchgehen. Dieses thermische Durchgehen kann nur auf Systemebene behandelt werden.

Zunächst wird der Prozess der Ausbreitung des thermischen Durchgehens erkannt, und es ist klar, dass das thermische Durchgehen nach und nach auftritt.

Zweitens wird die thermische Ausbreitung von parallelen Batteriemodulen erkannt und die einzigartige Charakteristik der thermischen Runaway-Ausbreitung von parallelen Modulen gefunden, d.h. ein mehrstufiger V-förmiger Spannungsabfall. Wenn das reale Fahrzeugbatteriemodul nicht zurückgehalten wird, kann die thermische Runaway-Ausbreitung einen Beschleunigungseffekt im Batteriemodul zeigen und schließlich zur heftigen Verbrennung und Explosion des gesamten Moduls führen.

Drittens werden die Eigenschaften des thermischen Runaway-Jet-Ventils ermittelt. In der geschlossenen Verbrennungsbombe mit konstantem Volumen wird der gesamte Prozess des Thermal Runaway Jet mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet. Aus der Erkennung, wird festgestellt, dass die Eruption Strömung stellt die Merkmale der Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Dreiphasen-Koexistenz, in denen die Gas-Ausbruch Geschwindigkeit ist so hoch wie 137m / s.

Auf dieser Grundlage wird das Design der Wärmeausbreitungsunterdrückung durchgeführt, einschließlich des Designs der Wärmedämmung und der Wärmeableitung. Die Wärmedämmung Design ist es, verschiedene Wärmedämmung Materialien verwenden, um die Wärmeausbreitung von Modulen zu schützen, und die Wärmeableitung Design ist es, die Wärmeausbreitung mit verschiedenen flüssigen Kühlstrom zu unterdrücken.

Im allgemeinen Batteriesystem können Wärmedämmung und Wärmeableitung den Prozess der Wärmeausbreitung allein bewältigen, aber im neuen Batteriesystem sollten Wärmedämmung und Wärmeableitung kombiniert werden, um die Wärmeausbreitung zu verhindern, was die sogenannte Firewall-Technologie ist.

Die Technologie der Wärmeausbreitung wurde bei der Formulierung der internationalen Normen verwendet. Gegenwärtig gibt es weltweit keine einheitliche Norm für die Wärmeausbreitung. China wird demnächst eine Norm für die Wärmespreizung einführen. Die Wärmespreizung ist die letzte Verteidigungslinie, die zu Sicherheitsunfällen führt. Wir müssen uns gut um diese letzte Verteidigungslinie kümmern und uns bemühen, Chinas einschlägige Erfahrungen in der Welt zu verbreiten und zu einer globalen Gesetzgebung und Regelung zu werden.

DGBELL hat sich seit mehr als 15 Jahren mit Batterietestkammern beschäftigt und verfügt über unzählige Erfahrungen in der Industrie. Die Thermal Runaway Test Machine für Power Lithium-Ionen-Batterie nur eines unserer Produkte. Wir können auch nach Ihren Produkten anpassen. Wir werden Ihr Bedürfnis erfüllen und lassen Sie es uns einfach wissen.