Thermisches Durchgehen einer Lithium-Batterie

Thermisches Durchgehen einer Lithium-Batterie

Mit der Entwicklung der Automobilindustrie haben sich Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff in den letzten Jahren zu einer nicht zu ignorierenden Kraft entwickelt. Mit dem zunehmenden Einsatz von Fahrzeugen mit neuen Energien sehen wir oft Nachrichten über die spontane Verbrennung, Explosion und andere Aspekte der neuen Energie Fahrzeuge. Der Kern der Sicherheitsunfälle bei Fahrzeugen mit neuer Energie ist eigentlich die thermische Entladung der Batterie. In diesem Beitrag werden kurz der Status quo des thermischen Durchgehens, die bestehenden Probleme, die zu lösenden Probleme sowie die zu ergreifenden technischen Maßnahmen und Methoden vorgestellt.

1 Thermisches Durchgehen

Thermisches Durchgehen bezieht sich auf das Phänomen der Überhitzung, des Brandes und der Explosion, das durch die Kettenreaktion der Wärmefreisetzung einer einzelnen Batterie verursacht wird, die eine rasche Änderung der Temperaturanstiegsrate der Batterie verursacht.

2 Bestehende Probleme

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien wird die Verbesserung ihrer Sicherheit für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen immer dringlicher. In der Praxis ist die genaue Erkennung von Elektrolytleckagen im Frühstadium eine große Herausforderung. Die Schwierigkeit besteht darin, sowohl "früh" und "genau" zu sein als auch eine Reihe von Anwendungsumgebungen wie "Autos" und "Batteriekästen" zu berücksichtigen.

Denn hochempfindliche Sensoren können durch die flüchtigen Gase des Dichtungsmaterials in der Batteriebox beeinträchtigt werden, was zu Fehlalarmen führt; und Sensoren mit geringer Empfindlichkeit verlieren ihre Frühwarnfunktion. Bekanntlich sind die Folgen von verspäteten Alarmen aufgrund der Schwere von Batteriebränden äußerst schwerwiegend und untragbar

3 Wichtigste zu lösende technische Probleme

(1) Mehrere Selbstentzündungsvorfälle in Elektrofahrzeugen mit neuer Energie haben die Sicherheit von Elektrofahrzeugen erneut in Frage gestellt. Experten wiesen darauf hin, dass der thermische Durchschlag der Batterie die Hauptursache für Batteriebrände ist. Bei Lithium-Ionen-Batterien ist der thermische Durchschlag der schwerwiegendste Sicherheitsunfall, der dazu führt, dass Lithium-Ionen-Batterien Feuer fangen oder sogar explodieren, was eine direkte Bedrohung für das Leben der Nutzer darstellt.

(2) Die Bedingungen des thermischen Durchgehens sind für verschiedene elektrische Zellen unterschiedlich. Durch die Erkennung der verschiedenen Auslösebedingungen des thermischen Durchgehens bei elektrischen Zellen kann eine Frühwarnung und intelligente Kontrolle der Brandgefahren von Batterien realisiert werden, und die Fahrgäste können im Voraus gewarnt werden.

(3) Durch die Erkennung des thermischen Durchgehens kann das Elektrofahrzeug die Vorteile eines sehr frühen, genauen und zuverlässigen Alarms ohne Fehlalarm und ohne fehlenden Bericht haben, und die Kosten können optimiert werden, so dass es das beste technische System wird, um den sicheren Betrieb der neuen Energiefahrzeuge zu gewährleisten.

4 Vorgeschlagene technische Maßnahmen und Methoden

(1) Die Faktoren, die eine Überhitzung verursachen, werden im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt: interne Faktoren und externe Faktoren. Die wichtigsten internen Faktoren sind: Fehler in der Batterieproduktion, die zu internen Kurzschlüssen führen; unsachgemäßer Gebrauch der Batterie führt zur Bildung von Lithium-Dendriten im Inneren, die einen Kurzschluss zwischen der positiven und negativen Elektrode verursachen. Die wichtigsten externen Faktoren sind: externe Faktoren wie Quetschen und Nadeln, die Kurzschlüsse in Lithium-Ionen-Batterien verursachen; der externe Kurzschluss der Batterie führt zu einem zu schnellen Wärmestau im Inneren der Batterie; eine übermäßige Außentemperatur führt zur Zersetzung der SEI-Folie und der positiven Elektrodenmaterialien.

(2) Test des thermischen Durchgehens einer einzelnen elektrischen Zelle. Das Phänomen des thermischen Durchgehens ist bei verschiedenen Modellen elektrischer Kerne von verschiedenen Herstellern unterschiedlich. Wir müssen die Auslösebedingungen für das thermische Durchgehen eines einzelnen elektrischen Kerns und das Phänomen des thermischen Durchgehens für den im aktuellen Projekt verwendeten elektrischen Kern testen.

(3) Test der unkontrollierten Erwärmung des Heizkontakts. Es ist ein flaches oder stabförmiges Heizgerät zu verwenden, und die Oberfläche der Vertiefung sollte mit einer Keramik-, Metall- oder Isolierschicht bedeckt sein. Die Heizfläche des Prüfgeräts darf nicht größer sein als die Oberfläche der Batteriezelle; die Heizfläche des Heizgeräts sollte direkt mit der Oberfläche der Einzelbatterie in Berührung kommen, und die Auslösung sollte beendet werden, wenn ein thermischer Durchbruch auftritt oder die Temperatur des Überwachungspunkts 300 ℃ erreicht

(4) Akupunktur-Kontakt-Heizung außerhalb der Kontrolle Test. Der spezifische Testinhalt ist: das Material, das für die Nadel verwendet wird, sollte Stahl sein, und der Durchmesser der Nadel sollte 3 mm~8 mm sein; Die Form der Nadelspitze ist konisch, mit einem Winkel von 20 °~60 °; Der Nadeltest muss mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/s~10 mm/s entlang der Position und Richtung (z.B. die Richtung senkrecht zum Polstück) durchgeführt werden, wo Thermal Runaway die Zelle auslösen kann.

(5) Beurteilung der Bedingungen des thermischen Durchgehens. Wenn die Temperatur einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird eine Warnmeldung ausgegeben. Wenn die Rauchbank einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird eine Beurteilungswarnung ausgegeben. Wenn das Gas einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird eine Beurteilungswarnung ausgegeben. Wenn die Flamme einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird eine Urteilswarnung ausgegeben. Der Zweck des Systems ist es, genaue Prioritäten zu setzen, um verschiedene Zustände effektiv zu erkennen und immer einen wirksamen Schutz zu bieten

5 Bedeutung in Theorie und Anwendung

In der frühen Phase des thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Batterien kann ein Batterieausfall aufgrund der langsamen Veränderung der Batterietemperatur, der Entladespannung, des Entladestroms und anderer charakteristischer Identifikationsparameter nicht so früh wie möglich durch moderne BMS erkannt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die elektrochemische Reaktion innerhalb der Batterie eine große Anzahl von Gasen erzeugen. Daher ist es theoretisch möglich, Sensoren zur Gaserkennung einzusetzen, um eine frühzeitige Warnung vor dem thermischen Durchgehen von Lithium-Ionen-Batterien zu erreichen. Für ein Lithium-Ionen-Batteriesystem, das Sicherheit und Stabilität erfordert, sind Thermal Runaway und Thermal Runaway Diffusion während der Nutzung beides Ausdruck mangelnder Sicherheit.

In der Anfangsphase des thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Batterien kann ein Batterieausfall aufgrund der langsamen Veränderung der Batterietemperatur, der Entladespannung, des Entladestroms und anderer charakteristischer Identifikationsparameter durch moderne BMS nicht so früh wie möglich erkannt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die elektrochemische Reaktion innerhalb der Batterie eine große Anzahl von Gasen erzeugen. Daher ist es theoretisch möglich, Sensoren zur Gaserkennung einzusetzen, um eine frühzeitige Warnung vor dem thermischen Durchgehen von Lithium-Ionen-Batterien zu erreichen.

Für ein Lithium-Ionen-Batteriesystem, das Sicherheit und Stabilität erfordert, sind Thermal Runaway und Thermal Runaway Diffusion während der Nutzung beides Ausdruck mangelnder Sicherheit. Aufgrund der hohen Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien und der Besonderheit der Freisetzung von Energie, schädlichen Gasen usw. soll der in vielen Normen erwähnte Thermal-Runaway-Diffusionstest eigentlich sicherstellen, dass das System über eine genaue Rückmeldung verfügt, wenn ein einzelner Thermal Runaway kurz bevorsteht. Das Batteriesystem muss über eine gewisse Fähigkeit verfügen, die Diffusion des thermischen Durchgehens zu verhindern oder zu verzögern, um sicherzustellen, dass das Personal die Schwere des Unfalls einschätzen kann und genügend Zeit für die Evakuierung hat, bevor die zerstörerische Kraft die persönliche Sicherheit bedroht, um eine weitere Ausweitung der persönlichen Gefahren zu verhindern.