Tepelný únik lithiových baterií je skutečně nevyhnutelným jevem, zejména kvůli vysoce reaktivním chemickým vlastnostem kovového lithia, které činí zpracování, skladování a používání kovového lithia vysoce ekologickými.
1. Důvody tepelného úniku lithiových baterií
1.1 Vnitřní zkrat: Když dojde ke zkratu mezi kladným a záporným pólem uvnitř baterie, vzniká velké množství tepla, které způsobí rychlé zvýšení teploty baterie a vede k nekontrolované tvorbě tepla. Zkraty mohou být způsobeny vadami ve výrobním procesu baterie, prasknutím membrány způsobeným stárnutím baterie nebo růstem dendritů pronikajícím membránou.
1.2 Přebíjení: Když je baterie přebitá, vnitřní elektrolyt podstoupí rozkladnou reakci, produkující velké množství plynu a tepla, což vede k rychlému zvýšení teploty baterie a způsobí tepelný únik. Přebíjení může být způsobeno poruchou nabíječky, selháním systému správy baterie (BMS) nebo nesprávnou uživatelskou obsluhou.
1.3 Vnější poškození:Když je baterie poškozena nárazem, stlačením nebo propíchnutím, elektrolyt uvnitř vyteče a chemicky reaguje se vzdušným kyslíkem, čímž vzniká velké množství tepla a plynu, což vede k rychlému zvýšení teploty baterie a způsobí tepelný únik.
1.4 Stárnutí baterie: Při delším používání baterie se vnitřní elektrolyt bude postupně rozkládat a stárnout, což má za následek snížení kapacity baterie, zvýšení vnitřního odporu a zhoršení odvodu tepla, což může v konečném důsledku vést k tepelnému úniku. baterie.
1.5 Prostředí s vysokou teplotou:Dlouhodobý provoz lithiových baterií v prostředí s vysokou teplotou může způsobit pokračující nárůst vnitřní teploty baterie, což vede k nekontrolovanému zahřívání.
2. Protiopatření proti tepelnému úniku lithiových baterií
2.1 Zlepšení přesnosti výroby baterií:Přísně kontrolujte kvalitu elektrodových desek a separátorů ve výrobním procesu. K zajištění toho, že polarizátor neobsahuje otřepy, se používá vysoce přesné řezací zařízení a k zajištění integrity a stejnoměrnosti membrány se používají pokročilé metody kontroly kvality.
2.2 Optimalizujte výběr materiálu a poměr: Vyberte stabilní kladné a záporné elektrodové materiály a elektrolyty. U materiálů s kladnými elektrodami by při splnění požadavků na hustotu energie měly být upřednostněny materiálové systémy s dobrou tepelnou stabilitou. Současně vyberte materiály negativní elektrody, které mohou tvořit stabilní SEI film, a přiměřeně upravte složení elektrolytu přidáním některých tepelně stabilních přísad k potlačení rozkladu elektrolytu.
2.3 Posílení kontroly kvality sestavy baterie: Stanovte přísné montážní procesy a normy, zajistěte přesnou montáž součástí, jako jsou elektrody a separátory, prostřednictvím automatizovaného montážního zařízení a provádějte přísné testy těsnění na sestavených bateriích.
2.4 Správné způsoby nabíjení a vybíjení:Používejte nabíječku, která splňuje specifikace baterie, aby nedošlo k přebití a nadměrnému vybití. U zařízení s lithiovými bateriemi by měla být nastavena rozumná mezní napětí nabíjení a vybíjení a do softwaru zařízení nebo nabíjecího zařízení by měly být zabudovány inteligentní nabíjecí algoritmy, které dynamicky upravují nabíjecí proud a napětí podle stavu baterie.
2.5 Ovládejte teplotu prostředí používání:Snažte se vyhnout používání a skladování baterií v prostředí s vysokou teplotou. Pokud je baterie aplikována na zařízení v prostředí s vysokou teplotou, je třeba nainstalovat zařízení pro efektivní odvod tepla, jako jsou chladiče, ventilátory atd.
2.6 Pravidelná kontrola a údržba:U zařízení s lithiovou baterií, které se používá po dlouhou dobu, by měla být baterie pravidelně kontrolována, včetně vizuální kontroly (na vyboulení, netěsnosti atd.) a testování výkonu (ukazatele, jako je kapacita a vnitřní odpor).
3. Národní a průmyslové strategie reakce na tepelný únik lithiových baterií
3.1 Zlepšit obranné standardy: Národní hasičský a záchranný úřad a další příslušné útvary navrhly zlepšit standardy požární ochrany budov, transformovat koncepty požární prevence a kontroly a snížit škody způsobené tepelným únikem lithiových baterií.
3.2 Posílit technologické průlomy: povzbudite hostitelské výrobce a příbuzné podniky k posílení technologického výzkumu a vývoje, zlepšení výrobních procesů a zvýšení bezpečnosti klíčových materiálů, jako jsou elektrolyty a membrány.
3.3 Propagujte nové technologie baterií:Pevné baterie a další nové technologie baterií mají vyšší hustotu energie a stabilnější výkon a stávají se tak centrem výzkumu nových energetických vozidel. Přestože je výrobní proces polovodičových baterií složitý a nákladný, s neustálým pokrokem v technologii a snižováním nákladů se očekává, že v budoucnu nahradí kapalné baterie a sníží riziko tepelného úniku.
4. Cesta vývoje bezpečnostní technologie lithiových baterií je stále dlouhá
S rozsáhlou aplikací lithium-iontových baterií v elektrických vozidlech, systémech pro skladování energie, přenosných elektronických zařízeních a dalších oblastech se stále více věnuje pozornost otázkám jejich bezpečnosti.
4.1 Výzkum a inovace materiálů baterií:
V současné době se lithium-iontové baterie spoléhají hlavně na materiály s kladnými elektrodami, jako je oxid lithný kobaltnatý a oxid lithno-nikl-mangan-kobaltový, stejně jako materiály záporných elektrod na bázi grafitu nebo křemíku. Tyto materiály mohou představovat bezpečnostní rizika, jako je tepelný únik a zkraty během procesu nabíjení a vybíjení.
Proto je výzkum bezpečnějších a stabilnějších materiálů baterií důležitým směrem pro bezpečnostní technologii lithiových baterií. Například polovodičové baterie přitahují velkou pozornost díky své vyšší energetické hustotě a lepší bezpečnosti.
4.2 Optimalizace systému správy baterií (BMS):
BMS je jednou ze základních součástí lithium-iontových bateriových sad, která je zodpovědná za monitorování napětí, proudu, teploty a dalších parametrů bateriové sady a na základě těchto parametrů řídí nabíjení a vybíjení.
Optimalizací algoritmu BMS a návrhu hardwaru lze zlepšit bezpečnost baterie. Například sledováním zdravotního stavu baterie v reálném čase lze včas upozornit na potenciální bezpečnostní problémy a řešit je.
4.3 Pokrok v technologii řízení teploty baterie:
Lithium-iontové baterie generují během provozu teplo, a pokud se teplo neodvádí včas, může to způsobit zvýšení teploty baterie, což vede k bezpečnostním problémům.
Proto je výzkum účinnější technologie tepelného managementu baterií také důležitým směrem pro bezpečnostní technologii lithiových baterií. Například přijetí kapalinového chlazení, chlazení vzduchem a dalších metod rozptylu tepla, stejně jako vývoj efektivnějších integrovaných řešení pro systémy tepelného managementu.
4.4 Zlepšení technologie výroby a testování baterií:
Výrobní proces lithium-iontových baterií má významný dopad na jejich sbezpečnost. Například závady a nečistoty uvnitř baterie mohou způsobit bezpečnostní problémy.
Důležitou součástí bezpečnostní technologie lithiových baterií je proto také zlepšování technologie kontroly kvality a testování v procesu výroby baterií. Přijetím pokročilejších výrobních zařízení a testovacích metod lze snížit vady a nečistoty uvnitř baterie a zlepšit bezpečnost baterie.
4.5 Formulace a zlepšování předpisů a norem:
Díky rozšířenému používání lithium-iontových baterií se příslušné předpisy a normy neustále zlepšují. Tyto předpisy a normy poskytují jasné požadavky a předpisy pro bezpečnost lithium-iontových baterií.
Posílení formulace a zlepšování předpisů a norem je proto také důležitým směrem pro vývoj bezpečnostní technologie lithiových baterií. Formulováním přísnějších předpisů a norem lze podporovat neustálý pokrok a zlepšování bezpečnostní technologie lithiových baterií.