1. Elektrolīta liesmas slāpētājs
Elektrolītu liesmas slāpētāji ir ļoti efektīvs veids, kā samazināt akumulatoru termiskās noplūdes risku, taču šiem liesmas slāpētājiem bieži ir nopietna ietekme uz litija jonu akumulatoru elektroķīmisko veiktspēju, tāpēc tos ir grūti izmantot praksē. Lai atrisinātu šo problēmu, Kalifornijas Universitātes Sandjego komandas YuQiao komanda [1] ar kapsulas iepakošanas metodi mikrokapsulas iekšpusē glabās liesmu slāpējošus DbA (dibenzilamīnus), kas izkaisīti elektrolītā, normāli laiki neietekmēs litija jonu akumulatoru darbību, taču, kad šūnas tiek iznīcinātas ārēja spēka, piemēram, ekstrūzijas, rezultātā šajās kapsulās esošie liesmas slāpētāji tiek atbrīvoti, saindējot akumulatoru un izraisot tā atteici, tādējādi brīdinot to. uz termisko bēgšanu. 2018. gadā YuQiao komanda [2] atkal izmantoja iepriekš minēto tehnoloģiju, kā liesmas slāpētājus izmantojot etilēnglikolu un etilēndiamīnu, kas tika iekapsulēti un ievietoti litija jonu akumulatorā, kā rezultātā litija jonu akumulatora maksimālā temperatūra samazinājās par 70%. tapas tests, ievērojami samazinot litija jonu akumulatora termiskās kontroles risku.
Iepriekš minētās metodes ir pašiznīcinošas, kas nozīmē, ka pēc liesmas slāpētāja izmantošanas tiks iznīcināts viss litija jonu akumulators. Tomēr AtsuoYamada komanda Tokijas universitātē Japānā [3] izstrādāja liesmu slāpējošu elektrolītu, kas neietekmēs litija jonu akumulatoru darbību. Šajā elektrolītā kā litija sāls tika izmantota augsta NaN(SO2F)2(NaFSA) vai LiN(SO2F)2(LiFSA) koncentrācija, un elektrolītam tika pievienots parasts liesmu slāpējošs trimetilfosfāta TMP, kas būtiski uzlaboja termisko stabilitāti. litija jonu akumulators. Turklāt liesmas slāpētāja pievienošana neietekmēja litija jonu akumulatora cikla veiktspēju. Elektrolītu var izmantot vairāk nekā 1000 cikliem (1200 C/5 cikli, 95% jaudas saglabāšana).
Litija jonu akumulatoru liesmu slāpējošās īpašības, izmantojot piedevas, ir viens no veidiem, kā brīdināt litija jonu akumulatorus par nekontrolējamu uzkaršanu. Daži cilvēki arī atrod jaunu veidu, kā mēģināt brīdināt par īssavienojumu litija jonu akumulatoros, ko izraisa ārējie spēki no saknes, lai sasniegtu mērķi noņemt dibenu un pilnībā novērst nekontrolējamu karstuma rašanos. Ņemot vērā izmantoto litija jonu bateriju iespējamo vardarbīgo ietekmi, Gabriels M. Veiths no Oak Ridge Nacionālās laboratorijas ASV izstrādāja elektrolītu ar bīdes sabiezēšanas īpašībām [4]. Šis elektrolīts izmanto neņūtona šķidrumu īpašības. Normālā stāvoklī elektrolīts ir šķidrs. Tomēr, saskaroties ar pēkšņu triecienu, tas būs cietā stāvoklī, kļūs ārkārtīgi spēcīgs un pat var sasniegt ložu necaurlaidīgu efektu. Sākot no saknes, tas brīdina par termiskas pārplūdes risku, ko izraisa īssavienojums akumulatorā, kad jaudas litija jonu akumulators saduras.
2. Akumulatora uzbūve
Tālāk apskatīsim, kā bremzēt termiskajam bēgumam no akumulatora elementu līmeņa. Patlaban litija jonu akumulatoru konstrukcijas projektēšanā ir ņemta vērā termiskā bēguma problēma. Piemēram, 18650 akumulatora augšējā vākā parasti ir spiediena samazināšanas vārsts, kas var savlaicīgi atbrīvot pārmērīgu spiedienu akumulatora iekšienē, kad termiski izplūst. Otrkārt, akumulatora vāciņā būs pozitīva temperatūras koeficienta materiāls PTC. Kad paaugstinās termiskā temperatūra, PTC materiāla pretestība ievērojami palielināsies, lai samazinātu strāvu un samazinātu siltuma veidošanos. Turklāt, izstrādājot viena akumulatora konstrukciju, jāņem vērā arī pretīssavienojuma dizains starp pozitīvo un negatīvo polu, brīdinājums nepareizas darbības, metāla atlikumu un citu faktoru dēļ, kas izraisa akumulatora īssavienojumu, izraisot drošības negadījumus.
Ja akumulatoriem ir otrā konstrukcija, jāizmanto drošāka diafragma, piemēram, automātiska slēgta trīsslāņu kompozītmateriāla pora augstā temperatūrā diafragma, bet pēdējos gados, uzlabojoties akumulatora enerģijas blīvumam, plānā diafragma ir tendence trīsslāņu kompozītmateriālu diafragma pakāpeniski ir novecojusi, aizstāta ar diafragmas keramikas pārklājumu, keramikas pārklājumu diafragmas atbalstam, samazina diafragmas kontrakciju augstās temperatūrās, uzlabo litija jonu akumulatora termisko stabilitāti un samazina risku litija jonu akumulatora termiskā bēgšana.
3. Akumulatoru komplekta termiskās drošības dizains
Lietojot litija jonu akumulatorus, tie bieži sastāv no desmitiem, simtiem vai pat tūkstošiem akumulatoru, izmantojot virkni un paralēlu savienojumu. Piemēram, Tesla ModelS akumulatoru komplekts sastāv no vairāk nekā 7000 18650 akumulatoriem. Ja kāds no akumulatoriem zaudē termisko kontroli, tas var izplatīties akumulatoru komplektā un izraisīt nopietnas sekas. Piemēram, 2013. gada janvārī Bostonā, ASV, aizdegās Japānas kompānijas Boeing 787 litija jonu akumulators. Saskaņā ar Nacionālās transporta drošības padomes veikto izmeklēšanu 75 Ah kvadrātveida litija jonu akumulators akumulatora blokā izraisīja blakus esošo akumulatoru termisku noplūdi. Pēc incidenta Boeing pieprasīja, lai visi akumulatoru bloki būtu aprīkoti ar jauniem pasākumiem, lai novērstu nekontrolētu siltuma izplatīšanos.
Lai novērstu termiskās izplūdes izplatīšanos litija jonu akumulatoros, AllcellTechnology izstrādāja litija jonu akumulatoru termiskās izplūdes izolācijas materiālu PCC, pamatojoties uz fāzes maiņas materiāliem [5]. PCC materiāls, kas iepildīts starp monomēra litija jonu akumulatoru, litija jonu akumulatora normālas darbības gadījumā akumulatoru bloks karstumā var tikt ātri izvadīts caur PCC materiālu uz akumulatora bloka ārpusi, kad litija jonu akumulators izplūst termiski. akumulatori, PCC materiāls ar iekšējo parafīna vaska kušanu absorbē daudz siltuma, novērš akumulatora temperatūras tālāku paaugstināšanos, tādējādi brīdinot, ka akumulatora bloka iekšējā difūzija ir nekontrolējama. Pārbaudot adatas dūrienu, viena akumulatora termiskā noplūde bateriju komplektā, kas sastāv no 4 un 10 18 650 akumulatoru komplektu virknēm, neizmantojot PCC materiālu, galu galā izraisīja 20 bateriju termisko noplūdi bateriju komplektā, savukārt viena akumulatora termiskā izplūde. akumulators akumulatoru komplektā, kas izgatavots no PCC materiāla, neizraisīja citu akumulatoru bloku termisku izplūdi.
Izlikšanas laiks: 25.02.2022