1. Spomaľovač horenia elektrolytu
Elektrolytové spomaľovače horenia sú veľmi účinným spôsobom, ako znížiť riziko tepelného úniku batérií, ale tieto spomaľovače horenia majú často vážny vplyv na elektrochemický výkon lítium-iónových batérií, takže je ťažké ich v praxi použiť. Aby sa tento problém vyriešil, tím YuQiao [1] z Kalifornskej univerzity v San Diegu metódou balenia kapsúl použije retardér horenia DbA (dibenzylamín) uložený vo vnútri mikrokapsuly, rozptýlený v elektrolyte, v normálne časy nebudú mať vplyv na výkon lítium-iónových batérií, ale keď sú články zničené vonkajšou silou, ako je vytláčanie, potom sa retardéry horenia v týchto kapsulách uvoľnia, otrávia batériu a spôsobia jej zlyhanie, čím ju upozornia k tepelnému úniku. V roku 2018 tím YuQiao [2] opäť využil vyššie uvedenú technológiu s použitím etylénglykolu a etyléndiamínu ako retardérov horenia, ktoré boli zapuzdrené a vložené do lítium-iónovej batérie, čo viedlo k 70% poklesu maximálnej teploty lítium-iónovej batérie počas test kolíkov, čím sa výrazne znižuje riziko tepelnej kontroly lítium-iónovej batérie.
Vyššie uvedené metódy sú samodeštrukčné, čo znamená, že po použití spomaľovača horenia sa zničí celá lítium-iónová batéria. Avšak tím AtsuoYamadu na univerzite v Tokiu v Japonsku [3] vyvinul elektrolyt spomaľujúci horenie, ktorý neovplyvní výkon lítium-iónových batérií. V tomto elektrolyte bola ako lítiová soľ použitá vysoká koncentrácia NaN(SO2F)2(NaFSA) alebo LiN(SO2F)2(LiFSA) a do elektrolytu bol pridaný bežný spomaľovač horenia trimetylfosfát TMP, čo výrazne zlepšilo tepelnú stabilitu. lítium-iónovej batérie. A čo viac, pridanie spomaľovača horenia neovplyvnilo výkon cyklu lítium-iónovej batérie. Elektrolyt je možné použiť na viac ako 1000 cyklov (1200 C/5 cyklov, 95% zachovanie kapacity).
Samozhášacie vlastnosti lítium-iónových batérií prostredníctvom aditív sú jedným zo spôsobov, ako upozorniť lítium-iónové batérie na prehriatie mimo kontroly. Niektorí ľudia tiež nachádzajú nový spôsob, ako sa pokúsiť upozorniť na výskyt skratu v lítium-iónových batériách spôsobených vonkajšími silami z koreňa, aby sa dosiahol účel odstránenia dna a úplne sa eliminoval výskyt tepla mimo kontroly. Vzhľadom na možný prudký vplyv používaných lítium-iónových batérií GabrielM.Veith z Národného laboratória Oak Ridge v Spojených štátoch navrhol elektrolyt s vlastnosťami šmykového zahusťovania [4]. Tento elektrolyt využíva vlastnosti nenewtonských tekutín. V normálnom stave je elektrolyt tekutý. Pri náhlom náraze sa však stane pevným, stane sa extrémne silným a dokonca môže dosiahnuť nepriestrelný efekt. Od koreňa upozorňuje na riziko úniku tepla spôsobeného skratom v batérii pri zrážke výkonovej lítium-iónovej batérie.
2. Štruktúra batérie
Ďalej sa pozrime na to, ako dať brzdy na tepelný únik z úrovne batériových článkov. V súčasnosti sa pri konštrukčnom návrhu lítium-iónových batérií zvažuje problém tepelného úniku. Napríklad v hornom kryte batérie 18650 je zvyčajne pretlakový ventil, ktorý dokáže pri tepelnom úniku včas uvoľniť nadmerný tlak vo vnútri batérie. Po druhé, v kryte batérie bude materiál s kladným teplotným koeficientom PTC. Keď teplota tepelného úniku stúpne, odpor materiálu PTC sa výrazne zvýši, aby sa znížil prúd a znížilo sa generovanie tepla. Okrem toho by sa pri návrhu konštrukcie jedinej batérie mala brať do úvahy aj konštrukcia proti skratu medzi kladným a záporným pólom, výstraha z dôvodu nesprávnej prevádzky, zvyškov kovov a iných faktorov, ktoré vedú ku skratu batérie, čo spôsobuje bezpečnostné nehody.
Pri druhom návrhu v batériách sa musí použiť bezpečnejšia membrána, ako je automatické uzavretie pórov trojvrstvového kompozitu pri vysokej teplote membrány, ale v posledných rokoch, so zlepšovaním hustoty energie batérie, tenká membrána podľa trendu trojvrstvová kompozitná membrána postupne zastarala, nahradil ju keramický povlak membrány, keramický povlak slúži na podporu membrány, znižuje kontrakciu membrány pri vysokých teplotách, zlepšuje tepelnú stabilitu lítium-iónovej batérie a znižuje riziko tepelný únik lítium-iónovej batérie.
3. Tepelná bezpečnostná konštrukcia batérie
Pri používaní sa lítium-iónové batérie často skladajú z desiatok, stoviek alebo dokonca tisícok batérií prostredníctvom sériového a paralelného pripojenia. Napríklad batéria Tesla ModelS pozostáva z viac ako 7 000 batérií 18650. Ak jedna z batérií stratí tepelnú kontrolu, môže sa v batérii rozšíriť a spôsobiť vážne následky. Napríklad v januári 2013 vznietila lítium-iónová batéria japonskej spoločnosti Boeing 787 v Bostone v Spojených štátoch. Podľa vyšetrovania Národného úradu pre bezpečnosť dopravy spôsobila štvorcová lítium-iónová batéria s kapacitou 75 Ah v súprave batérií tepelný únik susedných batérií. Po incidente Boeing požadoval, aby boli všetky batérie vybavené novými opatreniami, ktoré by zabránili nekontrolovanému šíreniu tepla.
Aby sa zabránilo šíreniu tepelného úniku vo vnútri lítium-iónových batérií, AllcellTechnology vyvinula tepelný únikový izolačný materiál PCC pre lítium-iónové batérie na báze materiálov s fázovou zmenou [5]. PCC materiál naplnený medzi monomérovou lítium-iónovou batériou, v prípade normálnej práce lítium-iónovej batérie môže batéria v teple rýchlo prejsť cez materiál PCC von z batérie, keď dôjde k tepelnému úniku lítium-iónovej batérie Batérie, materiál PCC vnútorným roztavením parafínového vosku absorbuje veľa tepla, zabraňuje ďalšiemu zvýšeniu teploty batérie, čím varuje pred teplom mimo kontroly vo vnútornej difúzii batérie. Pri teste pichnutím špendlíkom spôsobil tepelný únik jednej batérie v batériovej jednotke pozostávajúcej zo 4 a 10 reťazcov 18650 batériových jednotiek bez použitia materiálu PCC nakoniec tepelný únik 20 batérií v batériovej jednotke, zatiaľ čo tepelný únik jednej batéria v batérii vyrobenej z PCC materiálu nespôsobila tepelný únik iných batériových jednotiek.
Čas odoslania: 25. februára 2022