Tepelný únik lítiových batérií je skutočne nevyhnutným javom, najmä kvôli vysoko reaktívnym chemickým vlastnostiam kovového lítia, vďaka čomu je spracovanie, skladovanie a používanie kovového lítia veľmi náročné na životné prostredie.
1. Dôvody tepelného úniku lítiových batérií
1.1 Vnútorný skrat: Keď dôjde ku skratu medzi kladným a záporným pólom vo vnútri batérie, generuje sa veľké množstvo tepla, čo spôsobuje rýchle zvýšenie teploty batérie a vedie k nekontrolovanému generovaniu tepla. Skraty môžu byť spôsobené chybami vo výrobnom procese batérie, prasknutím membrány v dôsledku starnutia batérie alebo rastom dendritov prenikajúcich cez membránu.
1.2 Prebíjanie: Keď je batéria prebitá, vnútorný elektrolyt podstúpi rozkladnú reakciu, pri ktorej sa vytvorí veľké množstvo plynu a tepla, čo vedie k rýchlemu zvýšeniu teploty batérie a tepelnému úniku. Prebíjanie môže byť spôsobené poruchou nabíjačky, poruchou systému správy batérie (BMS) alebo nesprávnou obsluhou používateľa.
1.3 Vonkajšie poškodenie:Keď sa batéria poškodí nárazom, stlačením alebo prepichnutím, elektrolyt vo vnútri vytečie a chemicky reaguje so vzdušným kyslíkom, pričom vzniká veľké množstvo tepla a plynu, čo vedie k rýchlemu zvýšeniu teploty batérie a tepelnému úniku.
1.4 Starnutie batérie: Keď sa batéria používa dlhší čas, vnútorný elektrolyt sa postupne rozkladá a starne, čo má za následok zníženie kapacity batérie, zvýšenie vnútorného odporu a zhoršenie výkonu odvádzania tepla, čo môže v konečnom dôsledku viesť k úniku tepla. batérie.
1.5 Prostredie s vysokou teplotou:Dlhodobá prevádzka lítiových batérií v prostredí s vysokou teplotou môže spôsobiť, že vnútorná teplota batérie bude naďalej stúpať, čo vedie k nekontrolovanému zahrievaniu.
2. Protiopatrenia proti tepelnému úniku lítiových batérií
2.1 Zlepšenie presnosti výroby batérie:Prísne kontrolujte kvalitu elektródových dosiek a separátorov vo výrobnom procese. Používa sa vysoko presné rezacie zariadenie, aby sa zabezpečilo, že polarizátor je bez otrepov, a na zabezpečenie integrity a jednotnosti membrány sa používajú pokročilé metódy kontroly kvality.
2.2 Optimalizujte výber materiálu a pomer: Vyberte stabilné pozitívne a negatívne elektródové materiály a elektrolyty. Pri materiáloch s kladnými elektródami by sa pri splnení požiadaviek na hustotu energie mali uprednostniť materiálové systémy s dobrou tepelnou stabilitou. Súčasne vyberte materiály negatívnych elektród, ktoré môžu tvoriť stabilný film SEI, a primerane upravte zloženie elektrolytu pridaním niektorých tepelne stabilných prísad na potlačenie rozkladu elektrolytu.
2.3 Posilnenie kontroly kvality zostavy batérie: Stanovte prísne montážne procesy a normy, zaistite presnú montáž komponentov, ako sú elektródy a separátory, prostredníctvom automatizovaného montážneho zariadenia a vykonajte prísne testy tesnenia na zostavených batériách.
2.4 Správne spôsoby nabíjania a vybíjania:Používajte nabíjačku, ktorá spĺňa špecifikácie batérie, aby ste predišli prebíjaniu a nadmernému vybíjaniu. Pre zariadenia s lítiovou batériou by sa malo nastaviť primerané vypínacie napätie nabíjania a vybíjania a v softvéri zariadenia alebo nabíjacom zariadení by mali byť zabudované inteligentné nabíjacie algoritmy, ktoré dynamicky upravujú nabíjací prúd a napätie podľa stavu batérie.
2.5 Ovládanie teploty prostredia používania:Pokúste sa vyhnúť používaniu a skladovaniu batérií v prostrediach s vysokou teplotou. Ak sa batéria používa v zariadeniach v prostredí s vysokou teplotou, je potrebné nainštalovať účinné zariadenia na odvádzanie tepla, ako sú chladiče, ventilátory atď.
2.6 Pravidelná kontrola a údržba:V prípade zariadení s lítiovou batériou, ktoré sa používa dlhší čas, by sa batéria mala pravidelne kontrolovať, vrátane vizuálnej kontroly (vydutiny, netesnosti atď.) a testovania výkonu (ukazovatele, ako je kapacita a vnútorný odpor).
3. Národné a priemyselné stratégie reakcie na tepelný únik lítiových batérií
3.1 Zlepšiť obranné štandardy: Národný hasičský a záchranný úrad a ďalšie príslušné oddelenia navrhli zlepšiť normy požiarnej prevencie budov, transformovať koncepcie požiarnej prevencie a kontroly a znížiť škody spôsobené tepelným únikom lítiových batérií.
3.2 Posilniť technologické objavy: Povzbudiťe hostiteľských výrobcov a príbuzných podnikov s cieľom posilniť technologický výskum a vývoj, zlepšiť výrobné procesy a zvýšiť bezpečnosť kľúčových materiálov, ako sú elektrolyty a membrány.
3.3 Propagujte nové technológie batérií:Pevné batérie a ďalšie nové technológie batérií majú vyššiu hustotu energie a stabilnejší výkon, čím sa stávajú centrom výskumu nových energetických vozidiel. Hoci je výrobný proces polovodičových batérií zložitý a nákladný, s neustálym pokrokom v technológii a znižovaním nákladov sa očakáva, že v budúcnosti nahradí tekuté batérie a zníži riziko úniku tepla.
4. Cesta vývoja bezpečnostnej technológie lítiových batérií je stále dlhá
S rozšíreným používaním lítium-iónových batérií v elektrických vozidlách, systémoch na skladovanie energie, prenosných elektronických zariadeniach a iných oblastiach sa čoraz väčšia pozornosť venuje aj otázkam ich bezpečnosti.
4.1 Výskum a inovácia materiálov batérií:
V súčasnosti sa lítium-iónové batérie spoliehajú hlavne na materiály s kladnými elektródami, ako je oxid lítno-kobaltový a oxid lítium-nikel-mangán-kobaltový, ako aj na materiály záporných elektród na báze grafitu alebo kremíka. Tieto materiály môžu predstavovať bezpečnostné riziká, ako je tepelný únik a skrat počas procesu nabíjania a vybíjania.
Preto je výskum bezpečnejších a stabilnejších materiálov batérií dôležitým smerom pre bezpečnostnú technológiu lítiových batérií. Napríklad polovodičové batérie pritiahli veľkú pozornosť vďaka vyššej hustote energie a lepšej bezpečnosti.
4.2 Optimalizácia systému správy batérií (BMS):
BMS je jednou zo základných súčastí lítium-iónových batérií, ktorá je zodpovedná za monitorovanie napätia, prúdu, teploty a ďalších parametrov batérie a na základe týchto parametrov riadi nabíjanie a vybíjanie.
Optimalizáciou BMS algoritmu a hardvérového dizajnu možno zlepšiť bezpečnosť batérie. Napríklad monitorovaním zdravotného stavu batérie v reálnom čase je možné včas upozorniť a riešiť potenciálne bezpečnostné problémy.
4.3 Pokrok v technológii riadenia teploty batérie:
Lítium-iónové batérie generujú počas prevádzky teplo a ak sa teplo neodvedie včas, môže to spôsobiť zvýšenie teploty batérie, čo vedie k bezpečnostným problémom.
Preto je výskum efektívnejšej technológie tepelného manažmentu batérií tiež dôležitým smerom pre bezpečnostnú technológiu lítiových batérií. Napríklad prijatie kvapalinového chladenia, vzduchového chladenia a iných metód odvádzania tepla, ako aj vývoj efektívnejších integrovaných riešení pre systémy tepelného manažmentu.
4.4 Zlepšenie technológie výroby a testovania batérií:
Výrobný proces lítium-iónových batérií má významný vplyv na ich sbezpečnosť. Napríklad chyby a nečistoty vo vnútri batérie môžu spôsobiť problémy s bezpečnosťou.
Preto je dôležitou súčasťou bezpečnostnej technológie lítiových batérií aj zlepšenie technológie kontroly kvality a testovania v procese výroby batérií. Prijatím pokročilejších výrobných zariadení a testovacích metód je možné znížiť chyby a nečistoty vo vnútri batérie a zlepšiť bezpečnosť batérie.
4.5 Formulovanie a zlepšovanie predpisov a noriem:
S rozšíreným používaním lítium-iónových batérií sa príslušné predpisy a normy neustále zlepšujú. Tieto predpisy a normy poskytujú jasné požiadavky a predpisy pre bezpečnosť lítium-iónových batérií.
Posilnenie formulácie a zlepšenie predpisov a noriem je preto tiež dôležitým smerom pre vývoj technológie bezpečnosti lítiových batérií. Formulovaním prísnejších predpisov a noriem možno podporiť neustály pokrok a zlepšovanie technológie bezpečnosti lítiových batérií.