Como a “fuga térmica” poderia ser controlável?（1）

Como poderia a ' fuga térmica ' ser controlável?

Recentemente, acidentes de combustão espontânea de veículos de nova energia têm ocorrido com frequência, e as baterias de lítio têm frequentemente ganhado as manchetes por 'fuga térmica'. Os dados mostram que em 2021, o número de novos veículos energéticos na China atingiu 7,84 milhões e 3.000 acidentes de incêndio ocorreram em todo o país.

Para veículos elétricos puros, a ansiedade do usuário com a quilometragem e a explosão causada pela 'fuga térmica' da bateria sempre foram o foco da indústria. A eficiência do sistema de gestão térmica e o desempenho da gestão térmica da bateria também afetam diretamente a quilometragem de recarga e a segurança da bateria.

Calculado de acordo com a propriedade nacional de veículos motorizados e acidentes de combustão espontânea, o acidente de combustão de veículos a combustível é de cerca de 2-4 por ano de 10.000 unidades, enquanto o de veículos de energia nova é de cerca de 0,9-1,2. Porém, do ponto de vista do princípio e do resultado do incêndio entre os dois, a “nocividade” dos novos veículos energéticos é ainda maior. Veículos elétricos puros equipados com baterias de lítio liberam calor após fuga térmica, causando um curto-circuito que leva a um incêndio em um curto período de tempo, e o fogo dentro da bateria desencadeará uma reação em cadeia, resultando em um tempo de fuga muito precipitado para as pessoas dentro do carro. Além disso, o incêndio das baterias de lítio também é mais perigoso. Por um lado, a temperatura do fogo é elevada, pelo que é necessária uma grande quantidade de água para arrefecer mesmo após a extinção do fogo; por outro lado, as baterias de lítio correm o risco de reacender após serem destruídas.

Mecanismo de fuga térmica da bateria de lítio

A reação química que ocorre na fuga térmica das baterias de íon-lítio é um processo complexo e contínuo, que não é alcançado da noite para o dia, mas é realizado em etapas durante todo o processo.

A causa do perigo das baterias de íon-lítio é a fuga da reação exotérmica dentro da bateria, que geralmente é causada por:

(1) Sobrecarga : Comportamento de operação que não está em conformidade com a especificação. Por exemplo, quando a bateria de íons de lítio está sobrecarregada, o material do eletrodo positivo continua a sofrer uma reação de desintercalação de lítio, fazendo com que o eletrólito seja oxidado e decomposto para liberar muito calor, e então o risco de fuga térmica aumentará bastante;

(2) Perfuração : As baterias de íon-lítio produzirão dendritos de lítio na superfície do eletrodo negativo durante o ciclo de longo prazo, alguns dos quais cairão para formar 'lítio morto', e os outros continuarão a crescer e perfurar o separador, resultando em um curto-circuito da bateria;

(3) Alta temperatura : Os solventes eletrolíticos são todos solventes orgânicos de carbonato e carboxilato inflamáveis, que se decompõem oxidativamente e liberam muito calor sob alta temperatura e alta pressão, resultando em fuga térmica;

(4) Alta tensão : A formação do filme de interface de fase de eletrólito sólido (SEI) é instável e se decompõe sob alta tensão, liberando calor;

(5) Danos por força externa : problemas como colapso da estrutura da bateria, rasgo do filme SEI, vazamento de eletrólito e curto-circuito interno podem ocorrer quando danificados por forças externas, como vibração, extrusão, colisão e incêndio.

Pode-se dizer que além da combustão espontânea da própria bateria, fatores externos como colisão violenta, extrusão e vadeamento também podem causar curto-circuitos de componentes internos que resultam em combustão espontânea. É importante notar que as reações acima não ocorrem de forma independente e, em algum momento, é provável que múltiplas reações ocorram simultaneamente.