Jak można kontrolować „ucieczkę termiczną”? (1)

Jak można „ ucieczką termiczną ” sterować .?

Ostatnio często zdarzają się wypadki związane z samozapłonem pojazdów nowej generacji, a akumulatory litowe często trafiają na pierwsze strony gazet w „ucieczce termicznej”. Dane pokazują, że w 2021 roku liczba nowych pojazdów energetycznych w Chinach sięgnęła 7,84 mln, a w całym kraju doszło do 3000 wypadków pożarowych.

W przypadku pojazdów wyłącznie elektrycznych niepokój użytkownika związany z przebiegiem pojazdu i eksplozja spowodowana „ucieczką termiczną” akumulatora zawsze były w centrum uwagi branży. Wydajność systemu zarządzania temperaturą i wydajność zarządzania temperaturą akumulatora również bezpośrednio wpływają na przebieg ładowania i bezpieczeństwo akumulatora.

Obliczone na podstawie liczby wypadków związanych z posiadaniem pojazdów silnikowych i samozapłonem w kraju, wypadki związane z spalaniem pojazdów napędzanych paliwem wynoszą około 2-4 rocznie na 10 000 jednostek, podczas gdy w przypadku pojazdów nowych energii wynosi około 0,9-1,2. Jednak z punktu widzenia zasady i skutku pożaru między nimi, „szkodliwość” pojazdów nowej energii jest jeszcze większa. Pojazdy elektryczne wyposażone w akumulatory litowe uwalniają ciepło po ucieczce termicznej, powodując zwarcie, które w krótkim czasie prowadzi do pożaru, a ogień wewnątrz akumulatora wywoła reakcję łańcuchową, w wyniku której osoby znajdujące się w samochodzie będą bardzo szybko uciekać. Ponadto pożar baterii litowych jest również bardziej niebezpieczny. Z jednej strony temperatura pożaru jest wysoka, więc nawet po wygaśnięciu pożaru potrzeba dużej ilości wody, aby ostygnąć; z drugiej strony w przypadku akumulatorów litowych istnieje niebezpieczeństwo ponownego zapłonu po ich zniszczeniu.

Mechanizm zabezpieczający przed przegrzaniem baterii litowej

Reakcja chemiczna zachodząca podczas niestabilności termicznej akumulatorów litowo-jonowych jest procesem złożonym i ciągłym, który nie zachodzi z dnia na dzień, ale przebiega etapowo przez cały proces.

Przyczyną niebezpieczeństwa związanego z akumulatorami litowo-jonowymi jest niekontrolowana reakcja egzotermiczna wewnątrz akumulatora, która jest zazwyczaj spowodowana:

(1) Przeładowanie : Zachowanie eksploatacyjne niezgodne ze specyfikacją. Na przykład, gdy akumulator litowo-jonowy zostanie przeładowany, materiał elektrody dodatniej w dalszym ciągu podlega reakcji deinterkalacji litu, powodując utlenienie i rozkład elektrolitu, w wyniku czego wydziela się dużo ciepła, a wówczas ryzyko niekontrolowanej utraty ciepła zostanie znacznie zwiększone;

(2) Przebijanie : akumulatory litowo-jonowe podczas długotrwałej pracy cyklicznej będą wytwarzać dendryty litu na powierzchni elektrody ujemnej, z których część odpadnie, tworząc „martwy lit”, a druga będzie nadal rosnąć i przebijać separator, powodując zwarcie akumulatora;

(3) Wysoka temperatura : wszystkie rozpuszczalniki elektrolitowe to łatwopalne organiczne rozpuszczalniki w postaci węglanów i karboksylanów, które ulegają rozkładowi oksydacyjnemu i wydzielają dużo ciepła w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, powodując niekontrolowaną niestabilność termiczną;

(4) Wysokie napięcie : Tworzenie się warstwy styku fazy stałego elektrolitu (SEI) jest niestabilne i rozkłada się pod wysokim napięciem, uwalniając ciepło;

(5) Uszkodzenie spowodowane siłą zewnętrzną : w przypadku uszkodzenia przez siły zewnętrzne, takie jak wibracje, wyciskanie, kolizje i pożar, mogą wystąpić problemy, takie jak załamanie się struktury akumulatora, rozdarcie folii SEI, wyciek elektrolitu i wewnętrzne zwarcie.

Można powiedzieć, że oprócz samozapłonu samego akumulatora, czynniki zewnętrzne takie jak gwałtowne zderzenia, wyciskanie, brodzenie mogą również powodować zwarcia elementów wewnętrznych, które skutkują samozapłonem. Warto zaznaczyć, że powyższe reakcje nie przebiegają niezależnie i w pewnym momencie może wystąpić wiele reakcji jednocześnie.