1. Elektrolito antipirenas
Elektrolitiniai antipirenai yra labai efektyvus būdas sumažinti baterijų terminio išsiliejimo riziką, tačiau šie antipirenai dažnai turi rimtos įtakos ličio jonų akumuliatorių elektrocheminėms savybėms, todėl juos sunku naudoti praktiškai.Kad išspręstų šią problemą, Kalifornijos universiteto San Diego YuQiao komanda [1] kapsulės pakavimo būdu panaudos antipireną DbA (dibenzilaminą), saugomą mikrokapsulės viduje, išsklaidytą elektrolite. Normalus laikas neturės įtakos ličio jonų baterijų veikimui, tačiau kai ląstelės sunaikinamos veikiant išorinei jėgai, pvz., ekstruzijai, šiose kapsulėse esantys antipirenai išleidžiami, nuodijant bateriją ir jos gedimui, taip įspėjant. į terminį pabėgimą.2018 m. YuQiao komanda [2] vėl panaudojo pirmiau minėtą technologiją, kaip antipirenus naudodama etileno glikolį ir etilendiaminą, kurie buvo inkapsuliuoti ir įterpti į ličio jonų akumuliatorių, todėl maksimali ličio jonų akumuliatoriaus temperatūra nukrito 70 %. kaiščio bandymas, žymiai sumažinantis ličio jonų akumuliatoriaus šiluminės kontrolės riziką.
Aukščiau paminėti metodai yra savaime sunaikinami, o tai reiškia, kad panaudojus antipireną bus sunaikinta visa ličio jonų baterija.Tačiau AtsuoYamada komanda Tokijo universitete Japonijoje [3] sukūrė antipireną elektrolitą, kuris neturės įtakos ličio jonų akumuliatorių veikimui.Šiame elektrolite kaip ličio druska buvo panaudota didelė NaN(SO2F)2(NaFSA)arbaLiN(SO2F)2(LiFSA) koncentracija, o į elektrolitą buvo įdėtas įprastas liepsną slopinantis trimetilfosfatas TMP, kuris žymiai pagerino terminį stabilumą. ličio jonų baterija.Be to, antipireno pridėjimas neturėjo įtakos ličio jonų akumuliatoriaus ciklo veikimui.Elektrolitas gali būti naudojamas daugiau nei 1000 ciklų (1200 C/5 ciklai, 95 % talpos išlaikymas).
Ličio jonų baterijų antipireno savybės naudojant priedus yra vienas iš būdų įspėti ličio jonų baterijas, kad jos nekontroliuojamos.Kai kurie žmonės taip pat randa naują būdą, kaip bandyti įspėti apie ličio jonų akumuliatorių trumpąjį jungimą, kurį sukelia išorinės jėgos iš šaknies, kad būtų pasiektas tikslas pašalinti dugną ir visiškai pašalinti nekontroliuojamą karščio atsiradimą.Atsižvelgdamas į galimą žiaurų naudojamų ličio jonų baterijų poveikį, GabrielM.Veith iš Oak Ridge nacionalinės laboratorijos JAV sukūrė elektrolitą, pasižymintį šlyties tirštinimo savybėmis [4].Šis elektrolitas naudoja ne Niutono skysčių savybes.Normalioje būsenoje elektrolitas yra skystas.Tačiau susidūrus su staigiu smūgiu, jis bus tvirtas, taps itin stiprus ir netgi gali pasiekti neperšaunamą efektą.Nuo pat šaknies jis įspėja apie šiluminio pabėgimo pavojų, kurį sukelia trumpasis jungimas akumuliatoriuje, kai susiduria galios ličio jonų akumuliatorius.
2. Akumuliatoriaus struktūra
Toliau pažiūrėkime, kaip stabdyti terminį pabėgimą nuo akumuliatoriaus elementų lygio.Šiuo metu šiluminio pabėgimo problema buvo svarstoma kuriant ličio jonų akumuliatorių konstrukciją.Pavyzdžiui, 18650 akumuliatoriaus viršutiniame dangtelyje paprastai yra slėgio mažinimo vožtuvas, kuris gali laiku pašalinti perteklinį slėgį akumuliatoriaus viduje, kai šiluminis pabėgimas.Antra, akumuliatoriaus dangtelyje bus teigiamo temperatūros koeficiento medžiaga PTC.Kai šiluminė temperatūra pakyla, PTC medžiagos atsparumas žymiai padidės, kad sumažėtų srovė ir šilumos susidarymas.Be to, projektuojant vienos baterijos konstrukciją, taip pat reikėtų atsižvelgti į trumpojo jungimo konstrukciją tarp teigiamo ir neigiamo polių, įspėti dėl netinkamo veikimo, metalo likučių ir kitų veiksnių, dėl kurių trumpasis jungimas sukelia akumuliatorių, sukeliantį saugos avarijas.
Naudojant antrąją baterijų konstrukciją, reikia naudoti saugesnę diafragmą, pvz., automatiškai uždarytas trijų sluoksnių kompozito poras esant aukštai temperatūrai, tačiau pastaraisiais metais, pagerėjus akumuliatoriaus energijos tankiui, plona diafragma pagal tendenciją trijų sluoksnių kompozitinė diafragma palaipsniui paseno, pakeista keramine membranos danga, keramine danga, skirta palaikyti diafragmą, sumažinti diafragmos susitraukimą esant aukštai temperatūrai, pagerinti ličio jonų akumuliatoriaus šiluminį stabilumą ir sumažinti riziką terminis ličio jonų akumuliatoriaus išsiveržimas.
3. Akumuliatoriaus šiluminės saugos konstrukcija
Naudojamos ličio jonų baterijos dažnai susideda iš dešimčių, šimtų ar net tūkstančių baterijų per nuoseklų ir lygiagretų ryšį.Pavyzdžiui, „Tesla ModelS“ akumuliatorių paketą sudaro daugiau nei 7000 18650 baterijų.Jei viena iš baterijų praranda šiluminę kontrolę, ji gali išplisti akumuliatoriaus bloke ir sukelti rimtų pasekmių.Pavyzdžiui, 2013 metų sausį Bostone (JAV) užsiliepsnojo japonų kompanijos „Boeing 787“ ličio jonų baterija.Remiantis Nacionalinės transporto saugos valdybos tyrimu, 75 Ah kvadratinis ličio jonų akumuliatorius, esantis akumuliatoriaus bloke, sukėlė gretimų baterijų terminį pabėgimą.Po incidento „Boeing“ pareikalavo, kad visuose akumuliatorių paketuose būtų įdiegtos naujos priemonės, apsaugančios nuo nekontroliuojamo šilumos plitimo.
Siekdama, kad šiluminis pabėgimas neplistų ličio jonų akumuliatorių viduje, AllcellTechnology sukūrė ličio jonų akumuliatorių šiluminės izoliacijos medžiagą PCC, pagrįstą fazės keitimo medžiagomis [5].PCC medžiaga, užpildyta tarp monomero ličio jonų akumuliatoriaus, normaliai veikiant ličio jonų akumuliatoriaus blokui, karštyje esantis akumuliatoriaus blokas gali būti greitai perduodamas per PCC medžiagą į akumuliatoriaus bloko išorę, kai ličio jonų šiluminis paleidimas. baterijos, PCC medžiaga dėl savo vidinio parafino vaško tirpimo sugeria daug šilumos, neleidžia toliau kilti akumuliatoriaus temperatūrai, todėl įspėja apie nekontroliuojamą baterijos bloko vidinę difuziją.Atliekant smeigtuko dūrio testą, vienos baterijos, esančios iš 4 ir 10 18650 baterijų blokų eilučių, nenaudojant PCC medžiagos, terminis nubėgimas galiausiai sukėlė 20 baterijų baterijų elementų terminį pabėgimą, o vieno baterijų bloko terminis nubėgimas. baterija, esanti baterijų bloke, pagaminta iš PCC medžiagos, nesukėlė kitų baterijų blokų terminio nutekėjimo.
Paskelbimo laikas: 2022-02-25