1. Aktueller Status des Thermo -Ausreißers der Strombatterie
Laut Nachrichtenmedienberichten über neue Sicherheitsunfälle für Energiefahrzeuge gab es in den letzten Jahren weit mehr verwandte Nachrichtenberichte als in den Vorjahren. Einerseits hat das Marktbestand neuer Energiefahrzeuge erheblich zugenommen, und damit eine entsprechende Zunahme der Fehler und Unfälle. Auf der anderen Seite verfügen verwandte Unternehmen über schwache technische Fähigkeiten, starten blind Projekte und spekulativen Verhaltensweisen, um Fristen zu beeilen und Marktanteile und Subventionen zu gewinnen. Dies hat die Inzidenz von Sicherheitsunfällen objektiv verschärft.
Neue Sicherheitsunfälle für Energiefahrzeuge haben inhärente und einzigartige Ursachen. Da die Batterien, die sie mit Strom versorgen, hochaktive, energiereiche Träger sind, können sie bei relativ niedrigen Temperaturen thermischer Ausreißer auftreten. Die Ursachen für thermische Ausreißer sind zahlreich und komplex, was es schwierig macht, sie zu verhindern. Daher sind Leistungsbatterien häufig die Hauptursache für Sicherheitsunfälle, die zu einem höheren Schweregrad und einem höheren Risiko eskalieren, was es schwierig macht, sie zu verhindern, zu kontrollieren und zu adressieren.
2. Konzepte der Batterie -Thermalausreißer- und thermischen Sicherheitsprobleme
2.1 Konzept des thermischen Batterieauswegs
Der Thermie-Ausreißer der Batterie bezieht sich auf eine heftige Reaktion in einer Batterie, die durch bestimmte externe Bedingungen (wie Punktion, Überhitzung, Kurzschluss, Überladen usw.) ausgelöst wird, gekennzeichnet durch schnelle und massive Wärmefreisetzung, die von anderen physikalischen oder chemischen Veränderungen begleitet werden kann (z. B. Kurzschluss-Entladung, Verbrennung und Explosion und Explosion). In einem Strombatteriesystem erzeugt die gewalttätige Reaktion, wenn eine einzelne Zelle einen thermischen Ausreißer erfährt, eine große Menge an Wärme, was möglicherweise zu gewaltsamen Reaktionen wie Verbrennung oder Explosion führt. Der resultierende hohe Temperatur oder der mechanische Schock löst in benachbarten Zellen häufig den thermischen Ausreißer aus. Infolgedessen kann sich der thermische Ausreißer in einer einzelnen Zelle problemlos im Batteriesystem ausbreiten und eine schnelle Freisetzung großer Energienmengen verursacht und eine erhebliche Bedrohung darstellt.
2.2 Batterie -thermische Sicherheitsprobleme
Batterie -thermische Sicherheitsprobleme in gewissem Maße beziehen sich auf den thermischen Ausreißer. Unfälle von Leistungsbatterien unter Bedingungen wie mechanischen Schäden, thermischem Missbrauch, elektrischem Missbrauch und extremen Anwendungsumgebungen manifestieren sich letztendlich als thermische Ausreißerprobleme. Diese Probleme sind durch komplexe Mechanismen und zahlreiche Einflussfaktoren gekennzeichnet, die sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten manifestieren:
A. Die thermische Sicherheit von Strombatterienzellen steht in direktem Zusammenhang mit der Art des elektrochemischen Systems, der Materialzusammensetzung, der strukturellen Form, der Verpackungsform, der Kapazität, der Struktur, der Form, der Größenform und der Prozessbedingungen innerhalb der Batterie;
B. In Anbetracht der Auslösungsbedingungen für thermische Ausreißer, Überhitzung, Überladung, externer Auswirkungen, Extrusion, Punktion und Kurzschluss von Batterie können alle thermische Ausreißer auslösen.
C. In Bezug auf die Ausdehnung des thermischen Ausreißer im Batteriesystem, in den Umgebungsbedingungen, zur Auslösermethoden für thermische Ausreißer und des Ladungsstatus, der Batteriegruppenverbindungsmethoden, der Batterie-thermischen Verwaltungsmethoden und der Position des thermischen Ausflussinitiationsbatteries im Power-Batterie-System wirken sich direkt den thermischen Ausstrahlungsprozess des Ausreißers aus.
Daher ist der thermische Ausreißermechanismus von Batterien komplex und mehrere Faktoren sind gegenseitig abhängig. Die Untersuchung des thermischen Ausreißers von Strombatterien ist sehr systematisch und schwierig und ist zu einem der wichtigsten und schwierigen Probleme bei der Erforschung von Strombatterien -Systemen geworden. Aufgrund dieser Merkmale ist das thermische Sicherheitsmanagement der Batterie besonders wichtig, insbesondere für die Verbesserung der Sicherheit von Elektrofahrzeugen. Das Design eines Batterie -Thermal -Sicherheitsmanagementsystems konzentriert sich im Allgemeinen auf die frühzeitige Warnung vor dem thermischen Ausreißer, die Verzögerung der Ausdehnung und der Ausbreitung sowie die Minimierung der Verluste nach dem Thermalausweg. Dies beinhaltet die Entwicklung von Strategien zur Sicherheitsschutzsteuerung und die Entwicklung von Materialien mit hoher Safety-Leistungsbatterie, internen Strukturen, Batterieverpackungsmethoden und Batteriekastenstrukturen. Dies gewährleistet die rechtzeitige Erkennung von thermischen Ausreißerrisiken und verhindert oder verzögert ihre Ausbreitung.
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Aufgrund der hervorragenden Leistung von Lithium-Ionen-Batterien verwenden sie immer mehr Elektrofahrzeuge als Stromquelle. Daher ist die Erforschung der thermischen außer Kontrolle geratenen Mechanismen von Lithium-Ionen-Batterien unerlässlich. Zu den Hauptfaktoren, die einen thermischen Ausreißer in der Stromversorgung von Lithium-Ionen-Batterien verursachen, sind externe Kurzkreise, externe hohe Temperaturen und interne Kurzstrecken.
Externe Kurzstrecken:Die Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ereignisses, das während des tatsächlichen Fahrzeugbetriebs auftritt, ist relativ niedrig. Erstens ist das Fahrzeugsystem mit Sicherungen, Sicherungen und einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet. Zweitens kann die Batterie selbst kurzfristigen Hochstromfluten standhalten. In extremen Fällen umgeht der Kurzschlusspunkt die Fahrzeugsicherung. Ein längerer externer Kurzschluss verbrennt im Allgemeinen schwache Verbindungen im Stromkreis und verursachen selten einen thermischen Ausreißer. Derzeit implementieren viele Unternehmen für Strombatterien integrierte Sicherungen in der Schaltung, um die durch externen Kurzkreise verursachten Gefahren effektiver zu mildern.
Externe hohe Temperatur:Aufgrund der strukturellen Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien verursachen hohe Temperaturen bei SEI-Film, Elektrolyt und EC Zersetzungsreaktionen. Die Elektrolyt -Zersetzungsprodukte reagieren auch mit den positiven und negativen Elektroden, schmelzen und zersetzen den Zellabscheider. Diese mehrfachen Reaktionen erzeugen erhebliche Wärme. Das Schmelzen des Separators führt zu internen Kurzkreisen, und die Freisetzung von elektrischer Energie erhöht die Wärmeerzeugung weiter. Diese kumulative, gegenseitig verstärkte destruktive Wirkung kann zu einem Bruch der explosionssicheren Membran der Zelle, dem Elektrolytausstoß und der Verbrennung führen. Es ist erwähnenswert, dass das positive Elektrodenmaterial von ternären Lithium -Batterien im Vergleich zu Lithium -Eisenphosphatbatterien anfälliger für Sauerstoff -Zersetzungsreaktionen ist, was zu einem rasanteren Einsetzen des thermischen Ausreißers führt. Beispielsweise gibt die positive Elektrode bei der Erreichung einer bestimmten Temperatur in Lithium -Kobaltoxid (LCO) sofort Sauerstoff frei. Dieser Sauerstoff reagiert mit dem Lösungsmittel, um große Mengen an Gas und Wärme zu erzeugen, was zu einem schnellen thermischen Ausreißer und einer hohen Entflammbarkeit führt. Die Olivinstruktur von Lithium Iron Phosphat bietet eine Hochtemperaturstabilität. In der chemischen Reaktion, die zu thermischen Ausreißer führt, tritt eine Zersetzung und nicht die Oxidation vor, bevor der Elektrolyte ausgeworfen wird. Dies führt zu einer niedrigen und langsamen Gasproduktion, was eher zu Blähungen als zu einer gewalttätigen Verbrennung führt. Dies ist der Grund, warum Lithium -Eisenphosphat (LFP) relativ sicher ist. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es immun gegen thermische Ausreißer und Verbrennung ist, wie durch die jüngsten Elektrobusbrände zeigt. Die Hauptursache für die LFP-Verbrennung ist die thermische, außer Kontrolle geratene durchweg induzierte Bruch der explosionssicheren Membran, die zum Auswurf von Elektrolyt führt. In dieser Hochtemperaturumgebung erreicht der Elektrolyte schnell seinen Zündpunkt und verursacht Verbrennung, was wiederum andere brennbare Materialien wie die Zellverpackung entzündet. Dies verstärkt die Wärmeableitung weiter und löst eine Kettenreaktion des thermischen Ausreißer in anderen Zellen aus.
Interne Kurzschaltungen:Der Missbrauch von Batterien wie Dendriten, die durch Überladung und Überladung, Verunreinigungen und Staub während der Batterieproduktion sowie durch die durch die Betriebsumgebung verursachte thermische Verformung verursacht werden, können zu einem Verschlechterung des Wachstums, der Durchsetzung des Trennscheiders und zur Bewirtschaftung von Mikrokreisschaltungen führen. Die Freisetzung elektrischer Energie führt zu einem Temperaturanstieg, und die resultierenden chemischen Reaktionen in den Materialien erweitern den Kurzschlussweg und erzeugen einen größeren Kurzschlussstrom. Dies schafft einen kumulativen, sich gegenseitig verstärkten Schaden, der zu thermischen Ausreißer führt. Es ist zu beachten, dass die meisten Batteriebrände ursprünglich durch interne Kurzschlusskreise ausgelöst werden. Die resultierende Wärme und Temperatur erzeugen für benachbarte Zellen eine "externe Umgebung mit hoher Temperatur", wodurch der thermische Ausreißer in diesen Zellen ausgelöst wird und eine Kettenreaktion im gesamten Batteriesystem verursacht.
Daher legt der Mechanismus nahe, dass der thermische Ausreißer grundlegend durch Wärmeakkumulation verursacht wird, die durch die Ansammlung von Wärme verschärft wird. Wenn die Wärmeableitung effektiv verbessert werden kann und Maßnahmen ergriffen werden, um diese Akkumulation zu verhindern, wodurch die Batterie -Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert wird, kann eine sichere Batterie erreicht werden. Dies ist das unablässige Streben nach Fachleuten der Batterieindustrie. Die Branche hat zu diesem Zweck unablässige Anstrengungen unternommen, und es wurden erste Ergebnisse erzielt, beispielsweise durch die Verwendung effektiver thermischer Managementdesigns und interner Kurzschlussgeräte. Ein weiterer praktikabler Ansatz ist die Innovation in der Modul- oder Packungstechnologie, um die "intrinsische Sicherheit" für Batteriezellen zu erreichen. "Intrinsic Safety" hat zwei Bedeutungen: Erstens ist die Energiegrenze der kleinsten Energieinheit so, dass selbst eine Verbrennung oder Explosion nicht ausreicht, um Schäden zu verursachen, was es zu einem akzeptablen Risiko macht; Zweitens würde die Energie nach der Gruppierung, wenn eine Verbrennung oder Explosion in einer Energieinheit auftritt, keine Kettenreaktion der Verbrennung oder Explosion in anderen Einheiten auslösen, was sie zu einem isolierten und akzeptablen Ereignis macht.
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