1. Elektrolitning olovga chidamliligi
Elektrolitlar olovini to'xtatuvchilar batareyalarning termal qochib ketish xavfini kamaytirishning juda samarali usuli hisoblanadi, ammo bu olovni to'xtatuvchilar ko'pincha lityum ionli batareyalarning elektrokimyoviy ko'rsatkichlariga jiddiy ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun amalda foydalanish qiyin. Ushbu muammoni hal qilish uchun San-Diegodagi Kaliforniya universitetining YuQiao jamoasi [1] kapsulalarni qadoqlash usuli bilan mikrokapsulaning ichki qismida saqlanadigan, elektrolitda sochilgan olovga chidamli DbA (dibenzil amin) ni ishlab chiqaradi. Oddiy vaqtlar lityum-ion batareyalarning ishlashiga ta'sir qilmaydi, lekin hujayralar ekstruziya kabi tashqi kuchlar ta'sirida vayron bo'lganda, bu kapsulalardagi olovni ushlab turuvchi moddalar chiqariladi, batareyani zaharlaydi va uning ishlamay qolishiga olib keladi va shu bilan uni ogohlantiradi. termal qochishga. 2018-yilda YuQiao jamoasi [2] yuqoridagi texnologiyani yana ishga solib, olovni ushlab turuvchi moddalar sifatida etilen glikol va etilendiaminni qo‘lladi, ular lityum ionli akkumulyatorga o‘ralgan va o‘rnatilgan, natijada lityum ion batareyasining maksimal harorati 70% ga pasaygan. pin pin testi, lityum ion batareyasining termal nazorat qilish xavfini sezilarli darajada kamaytiradi.
Yuqorida aytib o'tilgan usullar o'z-o'zini yo'q qiladi, ya'ni olovni ushlab turuvchi vosita ishlatilgandan so'ng, butun lityum-ion batareyasi yo'q qilinadi. Biroq, Yaponiyaning Tokio universitetidagi AtsuoYamada jamoasi [3] litiy-ionli batareyalarning ishlashiga ta'sir qilmaydigan olovga chidamli elektrolitni ishlab chiqdi. Ushbu elektrolitda lityum tuzi sifatida yuqori konsentratsiyali NaN(SO2F)2(NaFSA)orLiN(SO2F)2(LiFSA) ishlatilgan va elektrolitga umumiy olovga chidamli trimetilfosfat TMP qo'shilgan, bu esa termal barqarorlikni sezilarli darajada yaxshilagan. lityum-ion batareyasi. Bundan tashqari, olovga chidamli qo'shilishi lityum-ion batareyaning tsikliga ta'sir qilmadi. Elektrolit 1000 dan ortiq davr uchun ishlatilishi mumkin (1200 C/5 davr, quvvatni 95% ushlab turish).
Lityum ionli batareyalarning qo'shimchalar orqali olovga chidamli xususiyatlari lityum ionli batareyalarni nazoratdan tashqari issiqlik haqida ogohlantirish usullaridan biridir. Ba'zi odamlar, shuningdek, pastki qismni olib tashlash maqsadiga erishish va nazoratdan tashqari issiqlik paydo bo'lishini butunlay yo'q qilish uchun ildizdan tashqi kuchlar ta'sirida lityum-ion batareyalarda qisqa tutashuv paydo bo'lishi haqida ogohlantirishga harakat qilishning yangi usulini topadilar. Qo'llanilayotgan quvvatli litiy-ion batareyalarning zo'ravonlik ta'sirini hisobga olgan holda, Amerika Qo'shma Shtatlaridagi Oak Ridge milliy laboratoriyasidan GabrielM.Veyt kesish qalinlashtiruvchi xususiyatlarga ega elektrolitni loyihalashtirdi [4]. Bu elektrolit Nyuton bo'lmagan suyuqliklarning xususiyatlaridan foydalanadi. Oddiy holatda elektrolit suyuqlikdir. Biroq, to'satdan ta'sirga duch kelganda, u qattiq holatni namoyon qiladi, juda kuchli bo'ladi va hatto o'q o'tkazmaydigan ta'sirga erisha oladi. Ildizdan quvvat lityum-ion batareyasi to'qnashganda batareyada qisqa tutashuv tufayli termal qochib ketish xavfi haqida ogohlantiradi.
2. Batareyaning tuzilishi
Keyinchalik, batareya xujayralari darajasidan termal qochqinlarga tormozlarni qanday qo'yishni ko'rib chiqaylik. Hozirgi vaqtda lityum-ionli batareyalarning strukturaviy dizaynida termal qochib ketish muammosi ko'rib chiqildi. Misol uchun, odatda 18650 batareyaning yuqori qopqog'ida bosimni pasaytiradigan valf mavjud bo'lib, u termal qochib ketganda batareya ichidagi ortiqcha bosimni o'z vaqtida bo'shatishi mumkin. Ikkinchidan, batareya qopqog'ida ijobiy harorat koeffitsienti materiali PTC bo'ladi. Termal qochib ketadigan harorat ko'tarilganda, oqimni kamaytirish va issiqlik hosil bo'lishini kamaytirish uchun PTC materialining qarshiligi sezilarli darajada oshadi. Bundan tashqari, bitta akkumulyatorning strukturasini loyihalashda, shuningdek, ijobiy va salbiy qutblar orasidagi qisqa tutashuvga qarshi dizaynni, noto'g'ri ishlash, metall qoldiqlari va batareyaning qisqa tutashuviga olib keladigan boshqa omillarni ogohlantirish, xavfsizlik avariyalariga olib kelishi kerak.
Batareyalarning ikkinchi dizaynida yuqori haroratda diafragmaning avtomatik yopiq teshiklari uch qatlamli kompozitsiya kabi xavfsizroq diafragmadan foydalanish kerak, ammo so'nggi yillarda batareyaning energiya zichligi yaxshilanishi bilan yupqa diafragma tendentsiyasi ostida. uch qatlamli kompozit diafragma asta-sekin eskirgan bo'lib, diafragmaning keramik qoplamasi bilan almashtirildi, diafragmani qo'llab-quvvatlash uchun keramik qoplama, yuqori haroratlarda diafragmaning qisqarishini kamaytirish, lityum ion batareyasining termal barqarorligini yaxshilash va xavfni kamaytirish. lityum-ion batareyaning termal qochib ketishi.
3. Batareya to'plami termal xavfsizlik dizayni
Foydalanishda lityum-ion batareyalar ko'pincha ketma-ket va parallel ulanish orqali o'nlab, yuzlab yoki hatto minglab batareyalardan iborat. Masalan, Tesla ModelS akkumulyatori 7000 dan ortiq 18650 batareyadan iborat. Batareyalardan biri issiqlik nazoratini yo'qotsa, u batareya paketiga tarqalishi va jiddiy oqibatlarga olib kelishi mumkin. Misol uchun, 2013-yilning yanvar oyida AQShning Boston shahrida Yaponiya kompaniyasining Boeing 787 litiy-ion batareyasi yonib ketdi. Milliy Transport xavfsizligi kengashining tergoviga ko'ra, batareyalar to'plamidagi 75Ah kvadrat lityum-ion batareya qo'shni batareyalarning termal qochib ketishiga sabab bo'ldi. Hodisadan so'ng, Boeing nazoratsiz issiqlik tarqalishining oldini olish uchun barcha batareya paketlarini yangi choralar bilan jihozlashni talab qildi.
Termal oqimning litiy-ionli batareyalar ichida tarqalishini oldini olish uchun AllcellTechnology faza o'zgarishi materiallariga asoslangan lityum ionli batareyalar uchun PCC termal qochib ketadigan izolyatsiya materialini ishlab chiqdi [5]. Monomer lityum ion batareyasi orasiga to'ldirilgan PCC moddasi, lityum-ion batareya to'plami normal ishlaganda, issiqlikdagi batareya to'plami lityum ionda termal qochib ketganda, batareya paketining tashqi tomoniga tezda PCC materialidan o'tishi mumkin. Batareyalar, PCC moddasi o'zining ichki kerosin mumi erishi bilan juda ko'p issiqlikni o'zlashtiradi, batareya haroratining yanada ko'tarilishiga yo'l qo'ymaydi, shuning uchun batareya to'plamidagi ichki diffuziya nazoratdan tashqari issiqlik haqida ogohlantiradi. Pinprick testida, PCC materialidan foydalanmasdan, 4 va 10 torli 18650 batareya paketidan iborat akkumulyator batareyasidagi bitta batareyaning termal qochib ketishi akkumulyator paketidagi 20 ta batareyaning termal qochib ketishiga olib keldi, bitta batareyaning termal qochib ketishi. PCC materialidan tayyorlangan batareya to'plamidagi batareya boshqa batareya paketlarining termal qochib ketishiga olib kelmadi.
Yuborilgan vaqt: 25-fevral-2022