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Fuga térmica de la batería de litio

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Fuga térmica de la batería de litio

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Con el desarrollo de la industria del automóvil, los vehículos de combustible alternativo se han convertido en una fuerza que no se puede ignorar en los últimos años. Con el creciente uso de vehículos de nueva energía, a menudo vemos noticias sobre la combustión espontánea, explosión y otros aspectos de los vehículos de nueva energía. La esencia de los accidentes de seguridad de los vehículos de nueva energía es en realidad la fuga térmica de la batería. Este documento presenta brevemente el status quo de la fuga térmica, los problemas existentes, los problemas a resolver y las medidas técnicas y métodos a adoptar.

1 Fuga térmica

La fuga térmica se refiere al fenómeno de sobrecalentamiento, incendio y explosión causado por la reacción en cadena de liberación de calor de la batería simple, que provoca el cambio rápido de la tasa de aumento de la temperatura propia de la batería.

2 Problemas existentes

Con la mejora continua de la densidad energética de las baterías de iones de litio, la mejora de su seguridad es cada vez más urgente para el desarrollo de los vehículos eléctricos. En la práctica, la forma de detectar con precisión las fugas de electrolito en la fase inicial es un reto considerable. La dificultad radica en ser a la vez "precoz" y "preciso", así como en ajustarse a una serie de entornos de aplicación como "coches" y "cajas de baterías".

Porque los sensores de alta sensibilidad pueden verse afectados por el gas volátil del material de sellado de la caja de baterías, provocando falsas alarmas; y los sensores de baja sensibilidad pierden su función de alerta temprana. Como es bien sabido, debido a la gravedad de los incendios de baterías, las consecuencias de las alarmas retardadas son extremadamente graves e insoportables

3 Principales cuestiones técnicas que deben abordarse

(1) Se han producido múltiples incidentes de combustión espontánea en vehículos eléctricos de nueva energía, lo que ha hecho sonar de nuevo la alarma sobre la seguridad de los vehículos eléctricos. Los expertos señalan que el desbordamiento térmico de la batería es la principal causa de incendio de las baterías eléctricas. Para las baterías de iones de litio, la fuga térmica es el accidente de seguridad más grave, que hace que las baterías de iones de litio se incendien o incluso exploten, amenazando directamente la seguridad de la vida de los usuarios.

(2) Las condiciones de la fuga térmica son diferentes para las distintas células eléctricas. Mediante la detección de las diferentes condiciones que desencadenan la fuga térmica de las pilas eléctricas, es posible realizar una alerta temprana y un control inteligente de los riesgos de incendio de las pilas, así como avisar con antelación a los pasajeros.

(3) Mediante la detección de la fuga térmica, el vehículo eléctrico puede tener las ventajas de una detección muy temprana, precisa y fiable, sin falsas alarmas ni informes perdidos, y el coste puede optimizarse, convirtiéndose así en el mejor esquema técnico para garantizar el funcionamiento seguro de los vehículos de nueva energía.

4 Medidas técnicas y métodos propuestos

(1) Los factores que causan el calentamiento fuera de control se dividen generalmente en dos categorías, factores internos y factores externos. Los principales factores internos son: defectos de producción de la batería que provocan cortocircuitos internos; el uso inadecuado de la batería provoca la generación de dendritas de litio en su interior, lo que causa un cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo. Los principales factores externos son: factores externos como apretar y pinchar que provocan cortocircuitos en las baterías de iones de litio; El cortocircuito externo de la batería provoca que la acumulación de calor en su interior sea demasiado rápida; Una temperatura externa excesiva provoca la descomposición de la película SEI y de los materiales del electrodo positivo.

(2) Prueba de fuga térmica de una sola pila eléctrica. El fenómeno de Thermal runaway de diferentes modelos de núcleos eléctricos de diferentes fabricantes es diferente. Lo que tenemos que hacer es probar las condiciones desencadenantes de la fuga térmica del núcleo eléctrico único y el fenómeno de fuga térmica para el núcleo eléctrico utilizado en el proyecto actual.

(3) Prueba de descontrol del calentamiento de los contactos. Utilice un dispositivo de calentamiento plano o en forma de varilla, y la superficie del pozo debe estar cubierta con una capa cerámica, metálica o aislante. El área de calentamiento del equipo de prueba no deberá exceder el área de superficie de la celda de la batería; Ponga en contacto la superficie de calentamiento del dispositivo de calentamiento directamente con la superficie de la batería única, y deje de disparar cuando se produce Thermal runaway o la temperatura del punto de control alcanza 300 ℃

(4) Prueba de descontrol del calentamiento por contacto de acupuntura. El contenido específico de la prueba es: el material utilizado para la aguja debe ser de acero, y el diámetro de la aguja debe ser de 3 mm ~ 8 mm; La forma de la punta de la aguja es cónica, con un ángulo de 20 ° ~ 60 °; La prueba de la aguja se llevará a cabo a la velocidad de 0,1 mm / s ~ 10 mm / s a lo largo de la posición y dirección (por ejemplo, la dirección perpendicular a la pieza de polo) donde Thermal runaway puede desencadenar la célula.

(5) Evaluación de las condiciones de fuga térmica. Cuando la temperatura supera un determinado umbral, se emite una advertencia de juicio. Cuando el banco de humo supera un determinado umbral, se emite una advertencia de juicio. Cuando el gas supera un determinado umbral, se emite un aviso de fallo. Cuando la llama supera un determinado umbral, se emite una advertencia de juicio. El propósito del sistema es establecer prioridades precisas para identificar eficazmente los diferentes estados y proporcionar siempre una protección eficaz

5 Importancia de la teoría y la aplicación

En la fase inicial de la fuga térmica de las baterías de iones de litio, debido al lento cambio de la temperatura de la batería, la tensión de descarga, la corriente de descarga y otros parámetros de identificación característicos, el fallo de la batería no puede detectarse lo antes posible mediante los BMS modernos. En ese momento, la reacción electroquímica en el interior de la batería producirá un gran número de sustancias gaseosas. Por lo tanto, es teóricamente factible utilizar sensores de detección de gases para lograr una alerta temprana de la fuga térmica de las baterías de iones de litio. Para un sistema de baterías de iones de litio que requiere seguridad y estabilidad, tanto la fuga térmica como la difusión de la fuga térmica durante el uso son manifestaciones de falta de seguridad.

En la fase inicial de la fuga térmica de las baterías de iones de litio, debido al lento cambio de la temperatura de la batería, la tensión de descarga, la corriente de descarga y otros parámetros de identificación característicos, el fallo de la batería no puede detectarse lo antes posible mediante los BMS modernos. En ese momento, la reacción electroquímica en el interior de la batería producirá un gran número de sustancias gaseosas. Por lo tanto, es teóricamente factible utilizar sensores de detección de gases para lograr una alerta temprana de la fuga térmica de las baterías de iones de litio.

Para un sistema de baterías de iones de litio que requiere seguridad y estabilidad, tanto la fuga térmica como la difusión térmica durante el uso son manifestaciones de falta de seguridad. Debido a la alta densidad de energía de las baterías de iones de litio y a la particularidad de la liberación de energía, gases nocivos, etc., la prueba de difusión de fuga térmica mencionada en muchas normas es en realidad para garantizar que el sistema debe tener una retroalimentación precisa cuando una sola fuga térmica está a punto de ocurrir. El sistema de baterías debe tener una cierta capacidad para inhibir o retrasar la difusión de la fuga térmica, a fin de garantizar que el personal pueda evaluar la gravedad del accidente y reservar un tiempo de evacuación suficiente antes de que su fuerza destructiva amenace la seguridad personal, con el fin de evitar una mayor expansión de los peligros personales.