Termisk flykt för litiumbatterier är verkligen ett oundvikligt fenomen, främst på grund av litiummetallens mycket reaktiva kemiska egenskaper, vilket gör bearbetning, lagring och användning av litiummetall mycket miljökrävande.
1. Orsaker till att litiumbatterier värmer bort
1.1 Intern kortslutning: När en kortslutning uppstår mellan de positiva och negativa polerna inuti batteriet genereras en stor mängd värme, vilket gör att batteritemperaturen stiger snabbt och leder till okontrollerad värmealstring. Kortslutning kan orsakas av defekter i batteritillverkningsprocessen, membranbrott orsakat av batteriets åldrande eller dendritväxt som penetrerar membranet.
1.2 Överladdning: När ett batteri är överladdat kommer den interna elektrolyten att genomgå en sönderdelningsreaktion, som producerar en stor mängd gas och värme, vilket leder till en snabb ökning av batteritemperaturen och orsakar termisk rusning. Överladdning kan orsakas av fel på laddaren, fel på batterihanteringssystemet (BMS) eller felaktig användning av användaren.
1.3 Yttre skador:När batteriet skadas av stötar, kompression eller punktering kommer elektrolyten inuti att läcka ut och reagera kemiskt med syre i luften, vilket producerar en stor mängd värme och gas, vilket leder till en snabb ökning av batteritemperaturen och orsakar termisk rusning.
1.4 Batteriets åldrande: Eftersom batteriet används under en längre tid kommer den interna elektrolyten gradvis att sönderdelas och åldras, vilket resulterar i en minskning av batterikapaciteten, en ökning av det inre motståndet och en försämring av värmeavledningsförmågan, vilket i slutändan kan leda till termisk rusning av batteriet.
1.5 Högtemperaturmiljö:Långvarig drift av litiumbatterier i högtemperaturmiljöer kan göra att den interna temperaturen i batteriet fortsätter att stiga, vilket leder till okontrollerad uppvärmning.
2. Motåtgärder för termisk rinnande av litiumbatterier
2.1 Förbättra batteriets tillverkningsnoggrannhet:Strikt kontrollera kvaliteten på elektrodplattor och separatorer i produktionsprocessen. Skärutrustning med hög precision används för att säkerställa att polarisatorn är fri från grader, och avancerade kvalitetsinspektionsmetoder används för att säkerställa membranets integritet och enhetlighet.
2.2 Optimera materialval och förhållande: Välj stabila positiva och negativa elektrodmaterial och elektrolyter. För positiva elektrodmaterial bör, samtidigt som kraven på energitäthet uppfylls, prioritet ges till materialsystem med god termisk stabilitet. Välj samtidigt negativa elektrodmaterial som kan bilda en stabil SEI-film och justera elektrolytsammansättningen rimligt, tillsätt några termiskt stabila tillsatser för att undertrycka nedbrytningen av elektrolyten.
2.3 Stärka kvalitetskontrollen av batterienheten: Upprätta strikta monteringsprocesser och standarder, säkerställ noggrann montering av komponenter som elektroder och separatorer genom automatiserad monteringsutrustning, och utför strikta tätningstester på de monterade batterierna.
2.4 Korrekta laddnings- och urladdningsmetoder:Använd en laddare som uppfyller batterispecifikationerna för att undvika över- och överladdning. För litiumbatteriutrustning bör rimliga laddnings- och urladdningsgränsspänningar ställas in, och intelligenta laddningsalgoritmer bör vara inbäddade i enhetens programvara eller laddningsutrustning för att dynamiskt justera laddningsströmmen och spänningen enligt batteriets tillstånd.
2.5 Kontrollera temperaturen i användningsmiljön:Försök att undvika att använda och förvara batterier i miljöer med hög temperatur. Om batteriet appliceras på utrustning i högtemperaturmiljöer måste effektiva värmeavledningsanordningar som kylflänsar, fläktar etc. installeras.
2.6 Regelbunden inspektion och underhåll:För litiumbatteriutrustning som används under lång tid bör batteriet inspekteras regelbundet, inklusive visuell inspektion (för utbuktningar, läckor etc.) och prestandatestning (för indikatorer som kapacitet och inre motstånd).
3. Nationella och industriella svarsstrategier för termisk runaway av litiumbatterier
3.1 Förbättra försvarsstandarder: National Fire and Rescue Bureau och andra relevanta avdelningar har föreslagit att förbättra byggnadsbrandförebyggande standarder, förändra brandförebyggande och kontrollkoncept och minska skadorna som orsakas av termisk runaway av litiumbatterier.
3.2 Stärka tekniska genombrott: Uppmuntrae värdtillverkare och relaterade företag för att stärka teknisk forskning och utveckling, förbättra produktionsprocesser och förbättra säkerhetsprestandan för nyckelmaterial som elektrolyter och membran.
3.3 Främja ny batteriteknik:Solid state-batterier och andra nya batteriteknologier har högre energitäthet och stabilare prestanda, och blir en forskningshotspot för nya energifordon. Även om tillverkningsprocessen för solid-state-batterier är komplex och kostsam, med den ständiga utvecklingen av teknik och kostnadsminskning, förväntas den ersätta flytande batterier i framtiden och minska risken för termisk rusning.
4. Utvecklingsvägen för litiumbatterisäkerhetsteknik är fortfarande lång
Med den utbredda tillämpningen av litiumjonbatterier i elfordon, energilagringssystem, bärbara elektroniska enheter och andra områden har deras säkerhetsfrågor också fått ökad uppmärksamhet.
4.1 Forskning och innovation av batterimaterial:
För närvarande är litiumjonbatterier huvudsakligen beroende av positiva elektrodmaterial som litiumkoboltoxid och litiumnickelmangankoboltoxid, såväl som grafit- eller kiselbaserade negativa elektrodmaterial. Dessa material kan utgöra säkerhetsrisker såsom termisk rusning och kortslutningar under laddning och urladdning.
Därför är forskning om säkrare och stabilare batterimaterial en viktig riktning för litiumbatterisäkerhetsteknik. Solid-state-batterier har till exempel väckt stor uppmärksamhet på grund av sin högre energitäthet och bättre säkerhet.
4.2 Optimering av batterihanteringssystem (BMS):
BMS är en av kärnkomponenterna i litiumjonbatteripaket, ansvarig för att övervaka batteripaketets spänning, ström, temperatur och andra parametrar, och kontrollera laddning och urladdning baserat på dessa parametrar.
Genom att optimera BMS-algoritmen och hårdvarudesignen kan säkerheten för batteripaketet förbättras. Till exempel, genom att övervaka batteripaketets hälsostatus i realtid, kan potentiella säkerhetsproblem larmas och åtgärdas i tid.
4.3 Framsteg inom batterivärmehanteringsteknik:
Litiumjonbatterier genererar värme under drift, och om värmen inte försvinner i tid kan det leda till att batteritemperaturen stiger, vilket leder till säkerhetsproblem.
Därför är forskning om mer effektiv batterivärmehanteringsteknik också en viktig riktning för litiumbatterisäkerhetsteknik. Till exempel att anta vätskekylning, luftkylning och andra metoder för värmeavledning, samt utveckla mer effektiva integrerade lösningar för värmeledningssystem.
4.4 Förbättring av batteritillverknings- och testteknik:
Tillverkningsprocessen för litiumjonbatterier har en betydande inverkan på deras ssäkerhet. Till exempel kan defekter och föroreningar inuti batteriet orsaka säkerhetsproblem.
Därför är förbättring av kvalitetskontroll och testteknik i batteritillverkningsprocessen också en viktig del av litiumbatterisäkerhetsteknik. Genom att använda mer avancerad tillverkningsutrustning och testmetoder kan defekter och föroreningar inuti batteriet minskas och batteriets säkerhet kan förbättras.
4.5 Formulering och förbättring av regler och standarder:
Med den utbredda tillämpningen av litiumjonbatterier förbättras relevanta bestämmelser och standarder ständigt. Dessa föreskrifter och standarder ger tydliga krav och föreskrifter för säkerheten för litiumjonbatterier.
Därför är att stärka formuleringen och förbättringen av regler och standarder också en viktig riktning för utvecklingen av litiumbatterisäkerhetsteknik. Genom att formulera strängare regler och standarder kan de kontinuerliga framstegen och förbättringarna av litiumbatterisäkerhetsteknik främjas.