Entorno de baja presión y fuga térmica

Entorno de baja presión y fuga térmica

Aunque la batería de litio aporta comodidad a la vida de las personas, su seguridad también preocupa a todos. La combustión violenta del electrolito penetrará en la placa metálica, y el límite de explosión del gas de pirólisis es superior al de los hidrocarburos. La reacción de fuga térmica de la batería de litio es fácil que provoque sucesos peligrosos, y su característica de alta temperatura es un parámetro importante y básico del riesgo de incendio. Por lo tanto, es necesario explorar el impacto del entorno de baja tensión en la temperatura de liberación de fuga térmica de las baterías de litio para reducir el riesgo de su uso.

1. Visión general del embalamiento térmico de las baterías de litio

El proceso de fuga térmica de la batería de litio incluye dos formas: explosión primaria y explosión por combustión. En la fase de explosión primaria, la temperatura interna de la batería de litio aumentará. Si la presión aumenta, el puerto de alivio de presión de la batería de litio se abrirá y saldrá humo continuamente. Durante el proceso de explosión por combustión, la batería de litio tendrá un grave problema de inyección. Una gran cantidad de sustancias luminosas de alta temperatura se pulverizarán desde el polo positivo de la batería, y al mismo tiempo se producirá una combustión secundaria.

En el entorno de baja tensión, el humo liberado durante la explosión primaria por embalamiento térmico de la batería de litio tarda mucho tiempo, no arderá una vez finalizada la inyección, y la luminosidad del material expulsado también descenderá. En este trabajo, se llevaron a cabo experimentos de reacción de fuga térmica en múltiples baterías de litio en varios entornos de presión de 30kPa, 60kPa y 101kPa para estudiar la influencia de la presión en la temperatura de liberación de fuga térmica del electrodo positivo de la batería.

2.Efecto del entorno de baja presión en el desprendimiento térmico de la batería

2.1 Impacto del entorno de baja presión en la temperatura de la celda de la batería de iones de litio

En el proceso de combustión térmica desbocada y explosión de la batería de litio, cuando la carga de la batería es diferente, la caída de la presión ambiental provocará el aumento de la temperatura de respuesta del cuerpo de la batería. Por lo tanto, cuanto mayor sea la presión, mayor será la probabilidad de explosión de la batería de litio. Al mismo tiempo, la temperatura de combustión del cuerpo de la batería de litio también disminuirá con el aumento de la carga, y este proceso no se verá afectado por la presión ambiente. Cuando la carga es del 100%, 50% y 0%, la temperatura máxima de la batería de litio aumentará con el aumento de la presión. Cuanto menor sea la presión, menor será el riesgo de ignición y explosión de la batería de litio. Además, la temperatura máxima de la batería de litio bajo diferentes presiones aumentará con el aumento de la carga.

2.2 Impacto del entorno de baja presión en la temperatura del puerto de inyección de la batería de iones de litio

En la reacción de fuga térmica, la temperatura en la salida del extremo positivo de la batería es la temperatura liberada por la reacción de fuga térmica. La fuente de energía de la liberación de fuga térmica incluye principalmente los siguientes contenidos: En primer lugar, la energía liberada por la reacción de combustión secundaria de las sustancias combustibles e inflamables generadas por el desprendimiento térmico en diversos entornos de presión. En segundo lugar, los materiales a alta temperatura y la energía liberada por la reacción de fuga térmica en el interior de la batería de litio. A través de repetidos experimentos en diversos entornos de presión de 30kPa, 60kPa y 101kPa, puede comprobarse que el entorno de baja presión tendrá diversos efectos sobre la temperatura ambiente causada por el escape térmico de las baterías de litio, que pueden dividirse en los siguientes aspectos:

(1) Entorno de presión de 30kPa

En un entorno de baja presión de 30kPa, la temperatura de desprendimiento por fuga térmica medida en la salida del chorro positivo de la batería se divide principalmente en cinco picos: 1~4 picos de alta temperatura se concentran durante la reacción de desbocamiento térmico de siete baterías; los picos 1 y 2 se producen durante la primera y segunda reacciones de desbocamiento térmico, con una anchura de pico estrecha y una corta duración de la alta temperatura; parte de los valores de pico 3 y 4 aparecieron en la tercera a séptima etapa de reacción de desbocamiento térmico de la batería de litio, donde la temperatura del valor de pico 3 era más baja, mientras que el valor de pico 4 se produjo en el período en que se completó la reacción de desbocamiento térmico de la batería de iones de litio. La temperatura del valor de pico 4 era cercana a la del valor de pico 5, y la temperatura era más alta; El valor de pico 5 aparece después de que se haya completado toda la reacción de fuga térmica. En este momento, los combustibles residuales expulsados del ion de litio y la piel de la batería están ardiendo. Por lo tanto, la temperatura liberada es alta, la anchura del valor pico es grande y la alta temperatura dura mucho tiempo.

Por lo tanto, el número de picos de temperatura liberados durante la fase de fuga térmica de las baterías de litio en un entorno de baja presión de 30kPa es pequeño, y la anchura y el número de picos de alta temperatura son menores que los de un entorno de 60kPa, por lo que el riesgo de alta temperatura de fuga térmica de las baterías es menor que el de un entorno Yuli de 60kPa. Además, la concentración de oxígeno en el cultivo ambiental de baja presión de 30kPa es baja, lo que puede inhibir en cierta medida la reacción de fuga térmica violenta interna de la batería de iones de litio, dificultando que las sustancias combustibles de gas orgánico generadas por la reacción de fuga térmica lleven a cabo la reacción de combustión secundaria en el entorno de baja presión. Se ha comprobado que la reacción exotérmica de fuga térmica de los materiales internos de la batería de iones de potasio de 30 kPa es la causa del calor a alta temperatura generado en el entorno de baja presión.

(2) Entorno de presión de 60 kPa

La reacción de fuga térmica de la batería forma un proceso de combustión y explosión por pulverización de materiales brillantes y de alta temperatura, y a continuación produce un pico de alta temperatura. Cuando el entorno de presión es de 60kPa, la batería de iones de litio tiene 7 reacciones de fuga térmica. A través de la detección de la temperatura ambiente del puerto de inyección de la batería de litio, se encuentra que hay 5 picos de alta temperatura de fuga térmica en la reacción, de los cuales de 1 a 4 picos de alta temperatura se concentran principalmente en la séptima reacción de fuga térmica. El valor 5 del pico de alta temperatura de iones de litio aparece una vez finalizada la reacción de fuga de siete pilas. En esta etapa, la pila de iones de potasio pulveriza combustibles y pieles de plástico para formar un pico de alta temperatura a través de la reacción de combustión. La temperatura de los picos 2, 3 y 4 es de unos 800 ℃, y la temperatura máxima es de unos 1100 ℃. La anchura del pico es estrecha. En comparación con el entorno de presión de 101kPa, se produjeron siete reacciones de fuga térmica en el entorno de 60kPa: el pico de temperatura del puerto de inyección de la batería de iones de litio es cuatro, y el análisis muestra que las sustancias pirotécnicas inyectadas por la reacción de fuga térmica en Lok Lok tienen un bajo impacto en la alta temperatura. Si el valor máximo es superior a 600 ℃, la anchura se reducirá. Por lo tanto, se acorta la duración de la alta temperatura generada por la reacción de fuga térmica en un entorno de baja presión de 60kPa. Al mismo tiempo, la reacción de liberación de alta temperatura de runaway térmico en un entorno de presión de 60kPa es más segura que bajo presión normal, por lo que la concentración de oxígeno en este entorno es menor que bajo presión normal. El calor liberado a alta temperatura principalmente libera energía a través de la reacción térmica de los materiales dentro de la batería, y la otra parte proviene del gas combustible generado por la reacción de fuga térmica dentro de la batería.

(3) Entorno de presión de 101 kPa

Bajo un entorno de presión de 101 kPa, es decir, bajo una presión normal, la batería sufrirá a su vez una reacción de fuga térmica en determinadas condiciones. Las baterías de iones de litio han experimentado siete reacciones de fuga térmica graves en un entorno de baja tensión. Durante la reacción de la batería, el pico de reacción de alta temperatura se capturará en una posición aproximadamente 30 mm por encima de ella, y el pico de alta temperatura ambiental causado por la reacción de combustión de chorro dramático se distribuirá generalmente de manera uniforme en el rango de 1-7 veces de reacción de fuga térmica. Todas las temperaturas pico de alta temperatura son mucho más de 600 ℃, la temperatura mínima es de alrededor de 800 ℃, y la temperatura máxima puede alcanzar 1100 ℃. Al mismo tiempo, la anchura del pico de la reacción térmica de iones de litio liberación de alta temperatura en 101 kPa es grande, por lo que la temperatura de liberación dura mucho tiempo. Siete reacciones térmicas fuera de control en 101 kPa medio ambiente va a liberar energía de alta temperatura y tienen un impacto continuo de alta temperatura en el medio ambiente circundante. Además, las fuentes de alta temperatura liberadas por la reacción de fuga térmica de la batería de litio en el entorno con presión atmosférica de 101 kPa incluyen los siguientes elementos: se produce una intensa reacción térmica en el interior de la batería de iones de litio para liberar energía; se forma gas inflamable en la batería de litio a través de la reacción, y se lleva a cabo una reacción de combustión secundaria en el entorno de presión normal para liberar calor.