Comment « l’emballement thermique » pourrait-il être contrôlable ?（1）

Comment pourrait - « l’emballement thermique » il être contrôlable?

Récemment, des accidents de combustion spontanée de véhicules à énergie nouvelle se sont produits fréquemment, et les batteries au lithium ont souvent fait la une des journaux pour « emballement thermique ». Les données montrent qu'en 2021, le nombre de véhicules à énergie nouvelle en Chine a atteint 7,84 millions et que 3 000 incendies se sont produits dans tout le pays.

Pour les véhicules électriques purs, l'anxiété de l'utilisateur en matière de kilométrage et l'explosion causée par « l'emballement thermique » de la batterie ont toujours été au centre de l'attention au sein de l'industrie. L'efficacité du système de gestion thermique et les performances de la gestion thermique de la batterie affectent également directement le kilométrage de recharge et la sécurité de la batterie.

Calculé en fonction du nombre national de véhicules automobiles et des accidents de combustion spontanée, l'accident de combustion des véhicules à carburant est d'environ 2 à 4 par an pour 10 000 unités, tandis que celui des véhicules à énergie nouvelle est d'environ 0,9 à 1,2. Cependant, du point de vue du principe et du résultat de l'incendie entre les deux, la « nocivité » des véhicules à énergies nouvelles est encore plus élevée. Les véhicules électriques purs équipés de batteries au lithium libèrent de la chaleur après un emballement thermique, provoquant un court-circuit qui conduit à un incendie en peu de temps, et l'incendie à l'intérieur de la batterie déclenchera une réaction en chaîne, entraînant un temps de fuite très précipité pour les personnes à l'intérieur de la voiture. De plus, l’incendie des batteries au lithium est également plus dangereux. D'une part, la température du feu est élevée, de sorte qu'une grande quantité d'eau est nécessaire pour refroidir même après l'extinction du feu ; en revanche, les batteries au lithium risquent de se rallumer après avoir été détruites.

Mécanisme d'emballement thermique de la batterie au lithium

La réaction chimique qui se produit lors de l’emballement thermique des batteries Li-ion est un processus complexe et continu, qui ne se réalise pas du jour au lendemain, mais s’effectue par étapes tout au long du processus.

La cause du danger des batteries Li-ion est l’emballement de la réaction exothermique à l’intérieur de la batterie, qui est généralement provoquée par :

(1) Surcharge : Comportement de fonctionnement non conforme à la spécification. Par exemple, lorsque la batterie Li-ion est surchargée, le matériau de l'électrode positive continue de subir une réaction de désintercalation du lithium, provoquant l'oxydation et la décomposition de l'électrolyte pour libérer beaucoup de chaleur, ce qui augmente considérablement le risque d'emballement thermique ;

(2) Perçage : les batteries Li-ion produiront des dendrites de lithium à la surface de l'électrode négative lors d'un cycle à long terme, dont certaines tomberont pour former du « lithium mort », et l'autre continuera à croître et à percer le séparateur, entraînant un court-circuit de la batterie ;

(3) Haute température : les solvants électrolytiques sont tous des solvants organiques carbonates et carboxylates inflammables, qui se décomposeront par oxydation et libéreront beaucoup de chaleur à haute température et haute pression, entraînant un emballement thermique ;

(4) Haute tension : la formation du film d'interface de phase électrolyte solide (SEI) est instable et se décompose sous haute tension, libérant de la chaleur ;

(5) Dommages dus à une force externe : des problèmes tels que l'effondrement de la structure de la batterie, la déchirure du film SEI, les fuites d'électrolyte et les courts-circuits internes peuvent survenir en cas de dommages causés par des forces externes telles que les vibrations, l'extrusion, les collisions et le feu.

On peut dire qu'en plus de la combustion spontanée de la batterie elle-même, des facteurs externes tels qu'une collision violente, une extrusion et un passage à gué peuvent également provoquer des courts-circuits de composants internes entraînant une combustion spontanée. Il convient de noter que les réactions ci-dessus ne se déroulent pas indépendamment et qu’à un moment donné, plusieurs réactions sont susceptibles de se produire simultanément.