Manapság számos autógyártó nagy mennyiségben használ lítium akkumulátorokat az akkumulátorokban, és az energiasűrűség egyre nagyobb, de az embereket továbbra is kétségek gyötri az akkumulátorok biztonsága, és ez nem jó megoldás az akkumulátorok biztonságára. A hőmegfutás az akkumulátorok biztonságának fő kutatási tárgya, és érdemes rá összpontosítani.
Először is, nézzük meg, mi a hőmegfutás. A hőmegfutás egy láncreakció jelenség, amelyet különféle kiváltó okok váltanak ki, ami nagy mennyiségű hőt és káros gázokat bocsát ki az akkumulátorból rövid időn belül, ami súlyos esetekben akár az akkumulátor kigyulladását és felrobbanását is okozhatja. A hőmegfutásnak számos oka lehet, például túlmelegedés, túltöltés, belső rövidzárlat, ütközés stb. Az akkumulátor hőmegfutása gyakran az akkumulátorcellában lévő negatív SEI film bomlásából indul ki, majd a membrán bomlása és megolvadása következik be, ami a negatív elektróda és az elektrolit bomlásához vezet, majd mind a pozitív elektróda, mind az elektrolit bomlásához, ezáltal nagymértékű belső rövidzárlatot idéz elő, ami az elektrolit égését okozza, ami ezután átterjed más cellákra, súlyos hőmegfutást okozva, és lehetővé téve az egész akkumulátorcsomag spontán égését.
A hőmegfutás okai belső és külső okokra oszthatók. A belső okok gyakran belső rövidzárlatoknak tudhatók be; a külső okok mechanikai, elektromos vagy hőhatásnak stb. tudhatók be.
Egy belső rövidzárlat, ami az akkumulátor pozitív és negatív pólusai közötti közvetlen érintkezés, nagymértékben változó az érintkezés mértékében és a később kiváltott reakcióban. Általában egy nagymértékű belső rövidzárlat, amelyet mechanikai és termikus behatás okoz, közvetlenül kiváltja a hőmegfutást. Ezzel szemben az önmagukban kialakuló belső rövidzárlatok viszonylag kisebbek, és az általuk termelt hő olyan kicsi, hogy nem indítanak el azonnal hőmegfutást. A belső önfejlődés általában magában foglalja a gyártási hibákat, az akkumulátor öregedése által okozott különféle tulajdonságok romlását, például a megnövekedett belső ellenállást, a hosszú távú, enyhe helytelen használat okozta lítium-fém lerakódásokat stb. Az idő múlásával az ilyen belső okok által okozott belső rövidzárlat kockázata fokozatosan növekszik.
A mechanikai rongálódás a lítium akkumulátor monomerjének és az akkumulátorcsomagnak külső erő hatására történő deformációját, valamint az akkumulátor különböző részeinek relatív elmozdulását jelenti. Az elektromos cellával szembeni károsodás fő formái az ütközés, a kipréselés és a kilyukadás. Például egy nagy sebességű jármű által érintett idegen tárgy közvetlenül az akkumulátor belső membránjának összeomlásához vezetett, ami rövidzárlatot okozott az akkumulátoron belül, és rövid időn belül spontán égést váltott ki.
A lítium akkumulátorok elektromos visszaélései általában külső rövidzárlatot, túltöltést és túlkisütést foglalnak magukban, amelyek leggyakrabban túltöltéshez vezető hőmegfutást okoznak. Külső rövidzárlat akkor fordul elő, amikor két, nyomáskülönbségű vezetőt csatlakoztatnak a cellán kívül. Az akkumulátorcsomagokban a külső rövidzárlatok oka lehet a járművek ütközése, vízbe merítése, a vezető szennyeződése vagy karbantartás közbeni áramütés okozta deformáció. A külső rövidzárlatból felszabaduló hő jellemzően nem melegíti fel az akkumulátort, ellentétben a lyukasztással. A külső rövidzárlat és a hőmegfutás közötti fontos kapcsolat a túlmelegedés pontját elérő hőmérséklet. Amikor a külső rövidzárlat által termelt hő nem tud megfelelően elvezetni, az akkumulátor hőmérséklete megemelkedik, és a magas hőmérséklet hőmegfutást vált ki. Ezért a rövidzárlati áram leállítása vagy a felesleges hő elvezetése a külső rövidzárlat további károsodásának megakadályozásának módjai. A túltöltés, mivel tele van energiával, az elektromos visszaélések egyik legnagyobb veszélye. A hő és a gázképződés a túltöltési folyamat két gyakori jellemzője. A hőképződés ohmikus hőből és mellékreakciókból származik. Először is, lítium-dendritek nőnek az anód felületén a lítium túlzott beágyazódása miatt.
Termikus megfutás elleni védelmi intézkedések:
A mag hőmegfutásának gátlására szolgáló önhő-termelés szakaszában két lehetőségünk van: az egyik a mag anyagának javítása és korszerűsítése. A hőmegfutás lényege elsősorban a pozitív és negatív elektróda anyagok és az elektrolit stabilitásában rejlik. A jövőben nagyobb áttörést kell elérnünk a katódanyag bevonatában, módosításában, a homogén elektrolit és elektróda kompatibilitásában, valamint a mag hővezető képességének javításában. Vagy a nagy biztonságú elektrolitot kell választani az égésgátló hatás érvényesítése érdekében. Másodszor, hatékony hőkezelési megoldásokat kell alkalmazni (PTC hűtőfolyadék-fűtő/ PTC légfűtő) kívülről, hogy elnyomja a Li-ion akkumulátor hőmérséklet-emelkedését, így biztosítva, hogy a cella SEI filmje ne emelkedjen fel az oldódási hőmérsékletre, és természetesen ne következzen be hőmegfutás.
Közzététel ideje: 2023. márc. 17.
