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Sobre el desbordamiento térmico de la batería de iones de litio

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Sobre el desbordamiento térmico de la batería de iones de litio

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Gracias a la cálida atención de las nuevas energías, la industria de las baterías de iones de litio de potencia también ha atraído mucha atención. La batería de iones de litio es la fuente de energía para el suministro de herramientas. En la mayoría de los casos, suministra energía a vehículos eléctricos, autobuses eléctricos, bicicletas eléctricas y coches turísticos.

Centrándose en el desbordamiento térmico de la batería de iones de litio de potencia (principalmente el desbordamiento térmico a alta temperatura), este documento analiza varios factores que afectan a la seguridad de la batería de iones de litio, y cómo mejorar aún más la seguridad de la batería de iones de litio. Se exponen tres causas de la fuga térmica de la batería de iones de litio, así como algunos métodos de tratamiento y sugerencias.

Inducción de calor

Por lo general, la inducción térmica es el trabajo de la batería en el entorno de alta temperatura, incluyendo el fuego externo, la mala disipación de calor de la batería, etc. A alta temperatura externa, debido a las características estructurales de la batería de iones de litio, la membrana SEI y el electrolito tendrán una reacción analítica, y los analitos del electrolito también reaccionarán con los electrodos positivos y negativos. El diafragma de la celda se derretirá para el análisis, y una variedad de reacciones conducirá a la aparición de una gran cantidad de calor. La fusión del diafragma conduce a un cortocircuito interno, y la liberación de energía eléctrica aumenta la temperatura. Este uso destructivo acumulativo y que se refuerza mutuamente conducirá a la rotura de la película antiexplosiva de la célula, la expulsión del electrolito, la combustión y el incendio.

En este sentido, los fabricantes pueden afrontarlo desde dos aspectos: el diseño de la batería y el sistema de gestión de baterías BMS. Desde el punto de vista del diseño de la batería, se pueden desarrollar materiales que protejan contra el desbordamiento térmico y bloqueen la reacción de desbordamiento térmico; desde el punto de vista de la gestión de la batería, se pueden predecir diferentes rangos de temperatura que signifiquen diferentes niveles de seguridad, para llevar a cabo una alarma jerárquica.

En la actualidad, las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos del mercado contienen sistemas de gestión térmica, que utilizan métodos de refrigeración por aire o por agua para disipar el calor de las baterías. Los usuarios pertinentes deben partir de sus hábitos de uso para eliminar los incentivos de calor, como evitar que los vehículos estén expuestos a la luz solar directa, no colocar productos inflamables en el vehículo, etc. al mismo tiempo, deben llevar siempre extintores a bordo para eliminar los factores de combustión espontánea. Además, preste siempre atención a la información sobre la temperatura de la batería en el panel de instrumentos o en la pantalla de control central. En general, la temperatura de trabajo de la unidad de la batería está entre 40 ℃ y 50 ℃, lo que no es propicio para el uso de la batería si es más alto o más bajo que este rango de temperatura.

Inducción electroquímica

Las impurezas en la fabricación de la batería, las partículas metálicas, la contracción de la expansión de la descarga de la carga, la evolución del litio, etc. pueden provocar un cortocircuito interno. Este cortocircuito interno se produce lentamente durante mucho tiempo, y no se sabe cuándo saldrá del control térmico. Si se lleva a cabo el experimento, la verificación no puede repetirse. En la actualidad, los expertos de todo el mundo no han encontrado un proceso que pueda repetir el cortocircuito interno causado por las impurezas, y todos lo están estudiando.

Para resolver este problema, en primer lugar, hay que mejorar el proceso de fabricación y reducir las impurezas en la fabricación de baterías. Para ello es necesario seleccionar fabricantes de baterías con buena calidad de producto. En segundo lugar, se debe realizar la predicción de seguridad del cortocircuito interno. Antes de que se produzca el desbordamiento térmico, se deberá encontrar el monómero con cortocircuito interno. Esto significa que tenemos que encontrar los parámetros característicos de los monómeros, y podemos empezar con la consistencia. La batería es inconsistente, y la resistencia interna también es inconsistente. Mientras encontremos el monómero con variación en el medio, podemos distinguirlo. En detalle, la forma de la ecuación del circuito equivalente de una batería normal y el circuito equivalente con micro cortocircuito es en realidad la misma, pero los parámetros del monómero normal y del monómero con micro cortocircuito han cambiado. Estos parámetros se pueden estudiar para ver algunas características en la variación del cortocircuito interno.

Un gran número de iones de litio están incrustados en el electrodo negativo de la batería en el estado de carga completa. Después de la sobrecarga, se produce la precipitación de litio en el electrodo negativo, se produce la cristalización de metal de litio en forma de aguja, se perfora el diafragma y se produce el cortocircuito. En el sistema de gestión de baterías BMS, habrá una estrategia de protección contra la sobrecarga. Cuando el sistema comprueba que la tensión de la batería alcanza el umbral, apagará el circuito de carga para proteger la batería. Aunque el fabricante detectará el rendimiento eléctrico de algunos trenes para BMS antes de salir de la fábrica, con el fin de prevenirlo, no se recomienda que los usuarios carguen los vehículos eléctricos durante mucho tiempo, y elijan equipos de carga formales para eliminar el peligro oculto de sobrecarga.

Incentivos mecánicos y eléctricos

La colisión es una forma típica de calentamiento por contacto mecánico fuera de control, es decir, el daño de la batería causado por el accidente de colisión del coche. Cuando la batería está dañada, también habrá un cortocircuito interno y un calentamiento fuera de control. Sin embargo, este cortocircuito es diferente del causado por la inducción electroquímica. Los daños mecánicos suelen producirse de forma instantánea. En correspondencia con los accidentes repentinos de la vida real, un impacto fuerte, un vuelco y una extrusión pueden provocar daños mecánicos en la batería en un tiempo muy breve.

La forma de hacer frente al descontrol del calentamiento por contacto (mecánico) es hacer un buen trabajo en el diseño de protección de la seguridad estructural de la batería. Por lo tanto, aquí hay tres rutas de diseño:

1.Diseño de la estructura de montaje: soporte del marco de plástico + estructura de montaje de la correa de acero pre-apretada y esqueleto de alta resistencia;

2.Diseño ligero anticolisión: optimización de la estructura CAE anticolisión; El módulo de la batería que cumple los requisitos de resistencia es ligero, y la eficiencia del grupo de masas del sistema de carcasa cuadrada es del 90%;

3.Tecnología de posicionamiento y bloqueo del paquete de baterías: uso de un mecanismo de auto-bloqueo y bloqueo único para localizar y bloquear con precisión el paquete de baterías.

Algunos expertos creen que la batería del vehículo eléctrico debe cumplir los requisitos relacionados con el rendimiento y la seguridad, y la detección y verificación de la seguridad debe cumplir los requisitos de seguridad de la detección térmica (riesgo de alta temperatura, estabilidad térmica, sin ciclo de gestión térmica, ciclo de choque térmico, resistencia a la propagación pasiva), la detección eléctrica (cortocircuito, sobrecarga y sobredescarga) y la detección mecánica (impacto, caída, perforación, rodadura, inmersión y aplastamiento). Sin embargo, esto no significa que las empresas de baterías de iones de litio puedan estar tranquilas. La seguridad no tiene fin y la mejora de la seguridad de los vehículos eléctricos requiere los esfuerzos conjuntos del Estado, las instituciones de investigación científica y toda la cadena industrial de las baterías de iones de litio de potencia.

En los más de 100 años de historia del desarrollo de los vehículos de combustible, se han producido continuamente accidentes. Los contratiempos son la ley del desarrollo de cualquier cosa. Por lo tanto, para todo tipo de accidentes, las cadenas industriales de vehículos eléctricos no deben detenerse, sino examinar y mejorar sus propios problemas y deficiencias. Al mismo tiempo, también debemos darnos cuenta de que las exigencias de los consumidores en materia de seguridad son infinitas, y debemos hacer de la seguridad la condición primordial para cumplir todas las funciones. DGBELL puede proporcionar la máquina de prueba de embalamiento térmico. Nos hemos dedicado a la fabricación de cámaras de prueba de baterías durante más de 15 años. Sólo tiene que hacernos saber qué tipo de batería necesita probar, y le daremos una solución perfecta en 12 horas.