1. Flammehæmmende middel af elektrolyt
Elektrolyt flammehæmmere er en meget effektiv måde at reducere risikoen for termisk løb af batterier, men disse flammehæmmere har ofte en alvorlig indvirkning på den elektrokemiske ydeevne af lithium ion batterier, så det er svært at bruge i praksis.For at løse dette problem vil YuQiao-teamet fra University of California, San Diego, [1] med metoden til kapselpakning, flammehæmmende DbA (dibenzylamin) opbevaret i det indre af mikrokapslen, spredt i elektrolytten, i normale tider vil ikke påvirke ydeevnen af lithium-ion-batterier dukkede op, men når cellerne fra at blive ødelagt af ydre kraft såsom ekstrudering, frigives flammehæmmerne i disse kapsler derefter, forgifter batteriet og får det til at svigte, og derved advarer det til termisk flugt.I 2018 brugte YuQiaos team [2] ovenstående teknologi igen ved at bruge ethylenglycol og ethylendiamin som flammehæmmere, som blev indkapslet og indsat i lithium-ion-batteriet, hvilket resulterede i et fald på 70 % i den maksimale temperatur på lithium-ion-batteriet under pin-pin-testen, hvilket væsentligt reducerer risikoen for termisk kontrol af lithium-ion-batteriet.
Ovennævnte metoder er selvdestruktive, hvilket betyder, at når først flammehæmmeren er brugt, vil hele lithium-ion-batteriet blive ødelagt.AtsuoYamadas team på universitetet i Tokyo i Japan [3] udviklede imidlertid en flammehæmmende elektrolyt, som ikke vil påvirke ydeevnen af lithium-ion-batterier.I denne elektrolyt blev en høj koncentration af NaN(SO2F)2(NaFSA)ellerLiN(SO2F)2(LiFSA) brugt som lithiumsalt, og en almindelig flammehæmmende trimethylphosphat-TMP blev tilsat til elektrolytten, hvilket væsentligt forbedrede den termiske stabilitet af lithium-ion-batteri.Desuden påvirkede tilføjelsen af flammehæmmer ikke cyklusydelsen af lithium-ion-batterier.Elektrolytten kan bruges i mere end 1000 cyklusser (1200 C/5 cyklusser, 95 % kapacitetsopbevaring).
De flammehæmmende egenskaber ved lithium-ion-batterier gennem additiver er en af måderne til at advare lithium-ion-batterier til at varme ude af kontrol.Nogle mennesker finder også en ny måde at forsøge at advare forekomsten af kortslutning i lithium-ion-batterier forårsaget af eksterne kræfter fra roden, for at opnå formålet med at fjerne bunden og helt eliminere forekomsten af varme ude af kontrol.I lyset af den mulige voldsomme påvirkning af power lithium-ion-batterier i brug, designede GabrielM.Veith fra Oak Ridge National Laboratory i USA en elektrolyt med forskydningsfortykkelsesegenskaber [4].Denne elektrolyt udnytter egenskaberne af ikke-newtonske væsker.I normal tilstand er elektrolytten flydende.Men når den konfronteres med en pludselig påvirkning, vil den præsentere en solid tilstand, blive ekstrem stærk og kan endda opnå effekten af skudsikker.Fra roden advarer den om risikoen for termisk løbegang forårsaget af kortslutning i batteriet, når det elektriske lithium-ion-batteri kolliderer.
2. Batteristruktur
Lad os derefter se på, hvordan man sætter bremserne på termisk løb fra niveauet af battericeller.På nuværende tidspunkt er problemet med termisk løb blevet overvejet i det strukturelle design af lithium-ion-batterier.For eksempel er der normalt en trykaflastningsventil i topdækslet på 18650 batteri, som rettidigt kan frigive det overdrevne tryk inde i batteriet, når termisk løbsk.For det andet vil der være positiv temperaturkoefficient materiale PTC i batteridækslet.Når den termiske runaway-temperatur stiger, vil modstanden af PTC-materiale stige betydeligt for at reducere strømmen og reducere varmeudviklingen.Derudover bør i udformningen af strukturen af det enkelte batteri også overveje anti-kortslutningsdesignet mellem de positive og negative poler, alarm på grund af fejlbetjening, metalrester og andre faktorer, der resulterer i batterikortslutning, hvilket forårsager sikkerhedsulykker.
Når andet design i batterier, skal bruge jo mere sikker membranen, såsom automatisk lukket pore af tre-lags komposit ved høj temperatur membranen, men i de seneste år, med forbedring af batteriets energitæthed, tynd membran under trenden af tre-lags sammensat membran er gradvist blevet forældet, erstattet af den keramiske belægning af membranen, keramisk belægning til membranen støtte formål, reducere sammentrækningen af membranen ved høje temperaturer, Forbedre den termiske stabilitet af lithium ion batteri og reducere risikoen for termisk runaway af lithium-ion-batteri.
3. Batteripakke termisk sikkerhedsdesign
I brug er lithium-ion-batterier ofte sammensat af snesevis, hundredvis eller endda tusindvis af batterier gennem serie- og parallelforbindelse.For eksempel består batteripakken til Tesla ModelS af mere end 7.000 18650 batterier.Hvis et af batterierne mister den termiske kontrol, kan det spredes i batteripakken og forårsage alvorlige konsekvenser.I januar 2013 brød et japansk selskabs Boeing 787 lithium-ion-batteri i brand i Boston, USA.Ifølge undersøgelsen fra National Transportation Safety Board forårsagede et 75Ah kvadratisk lithium-ion-batteri i batteripakken termisk løb af tilstødende batterier.Efter hændelsen krævede Boeing, at alle batteripakker var udstyret med nye foranstaltninger for at forhindre ukontrolleret termisk spredning.
For at forhindre termisk runaway i at sprede sig inde i lithium-ion-batterier, udviklede AllcellTechnology et termisk runaway-isoleringsmateriale PCC til lithium-ion-batterier baseret på faseændringsmaterialer [5].PCC-materiale fyldt mellem monomer lithium-ion-batteri, i tilfælde af det normale arbejde med lithium-ion-batteripakken, kan batteripakken i varmen ledes gennem PCC-materialet hurtigt til ydersiden af batteripakken, når termisk løbsk i lithium-ion batterier, PCC-materialet ved dets interne paraffinvokssmeltning absorberer en masse varme, forhindrer, at batteriets temperatur stiger yderligere, og er således opmærksom på varme ude af kontrol i batteripakkens interne diffusion.I nålestikstesten forårsagede den termiske løbning af et batteri i en batteripakke bestående af 4 og 10 strenge af 18650 batteripakker uden brug af PCC-materiale til sidst den termiske løbning af 20 batterier i batteripakken, mens den termiske løbning af en batteri i batteripakken lavet af PCC-materiale forårsagede ikke termisk løb af andre batteripakker.
Indlægstid: 25. februar 2022