Wie könnte das „thermische Durchgehen“ kontrollierbar sein? (1)

Wie könnte das „ thermische Durchgehen “ sein ? kontrollierbar ?

In letzter Zeit kam es häufig zu Selbstentzündungsunfällen bei Fahrzeugen mit neuer Energie, und Lithiumbatterien sorgten häufig für Schlagzeilen wegen „thermischem Durchgehen“. Daten zeigen, dass die Zahl der New-Energy-Fahrzeuge in China im Jahr 2021 7,84 Millionen erreicht hat und sich landesweit 3.000 Brandunfälle ereigneten.

Bei reinen Elektrofahrzeugen standen in der Branche seit jeher die Ängste der Benutzer vor der Kilometerleistung und die durch das „thermische Durchgehen“ der Batterie verursachte Explosion im Mittelpunkt. Die Effizienz des Wärmemanagementsystems und die Leistung des Batterie-Wärmemanagements wirken sich auch direkt auf die Ladeleistung und die Batteriesicherheit aus.

Berechnet auf der Grundlage des nationalen Kraftfahrzeugbesitzes und der Selbstentzündungsunfälle belaufen sich die Verbrennungsunfälle von Kraftstofffahrzeugen auf etwa 2 bis 4 pro Jahr von 10.000 Einheiten, während die von Fahrzeugen mit neuer Energie etwa 0,9 bis 1,2 betragen. Aus der Sicht des Prinzips und der Folgen des Brandes zwischen beiden ist die „Schädlichkeit“ von Fahrzeugen mit neuer Energie jedoch noch höher. Reine Elektrofahrzeuge, die mit Lithiumbatterien ausgestattet sind, geben nach dem thermischen Durchgehen Wärme ab, was zu einem Kurzschluss führt, der in kurzer Zeit zu einem Brand führt, und der Brand in der Batterie löst eine Kettenreaktion aus, was zu einer sehr schnellen Fluchtzeit für die Personen im Auto führt. Darüber hinaus ist der Brand von Lithiumbatterien auch gefährlicher. Einerseits ist die Brandtemperatur hoch, so dass auch nach dem Löschen des Feuers eine große Menge Wasser zum Abkühlen benötigt wird; Andererseits besteht bei Lithiumbatterien die Gefahr einer Wiederentzündung nach Zerstörung.

Thermal Runaway-Mechanismus für Lithiumbatterien

Die chemische Reaktion, die beim thermischen Durchgehen von Li-Ionen-Batterien abläuft, ist ein komplexer und kontinuierlicher Prozess, der nicht über Nacht abläuft, sondern stufenweise während des gesamten Prozesses abläuft.

Die Ursache für die Gefährlichkeit von Li-Ionen-Batterien ist das Durchgehen der exothermen Reaktion im Inneren der Batterie, die im Allgemeinen verursacht wird durch:

(1) Überladung : Betriebsverhalten, das nicht der Spezifikation entspricht. Wenn beispielsweise die Li-Ionen-Batterie überladen ist, unterliegt das positive Elektrodenmaterial weiterhin einer Lithium-Deinterkalationsreaktion, wodurch der Elektrolyt oxidiert und zersetzt wird, wodurch viel Wärme freigesetzt wird, und dann wird das Risiko eines thermischen Durchgehens stark erhöht;

(2) Durchdringen : Li-Ionen-Batterien erzeugen während des Langzeitzyklus Lithiumdendriten auf der Oberfläche der negativen Elektrode, von denen einige abfallen und „totes Lithium“ bilden, während die anderen weiter wachsen und den Separator durchdringen, was zu einem Kurzschluss der Batterie führt;

(3) Hohe Temperatur : Bei den Elektrolytlösungsmitteln handelt es sich ausschließlich um brennbare organische Carbonat- und Carboxylatlösungsmittel, die sich bei hoher Temperatur und hohem Druck oxidativ zersetzen und viel Wärme freisetzen, was zu einem thermischen Durchgehen führt.

(4) Hochspannung : Die Bildung des Festelektrolyt-Phasengrenzflächenfilms (SEI) ist instabil und zersetzt sich unter Hochspannung unter Freisetzung von Wärme.

(5) Schäden durch äußere Kräfte : Bei Schäden durch äußere Kräfte wie Vibration, Extrusion, Kollision und Feuer können Probleme wie der Zusammenbruch der Batteriestruktur, das Reißen der SEI-Folie, das Austreten von Elektrolyt und ein interner Kurzschluss auftreten.

Man kann sagen, dass neben der Selbstentzündung der Batterie selbst auch äußere Faktoren wie heftige Kollisionen, Extrusion und Waten zu Kurzschlüssen interner Komponenten führen können, die eine Selbstentzündung zur Folge haben. Es ist erwähnenswert, dass die oben genannten Reaktionen nicht unabhängig voneinander ablaufen und irgendwann wahrscheinlich mehrere Reaktionen gleichzeitig ablaufen.