1. Flammehemmende middel av elektrolytt
Elektrolyttflammehemmere er en svært effektiv måte å redusere risikoen for termisk løping av batterier, men disse flammehemmere har ofte en alvorlig innvirkning på den elektrokjemiske ytelsen til litiumionbatterier, så det er vanskelig å bruke i praksis.For å løse dette problemet vil YuQiao-teamet fra University of California, San Diego, [1] med metoden for kapselpakking, flammehemmende DbA (dibenzylamin) lagret i det indre av mikrokapselen, spredt i elektrolytten, i normale tider vil ikke påvirke ytelsen til litiumion-batterier dukket opp, men når cellene fra å bli ødelagt av ytre kraft som ekstrudering, frigjøres flammehemmere i disse kapslene, forgifter batteriet og får det til å svikte, og dermed varsler det til termisk rømming.I 2018 brukte YuQiaos team [2] teknologien ovenfor igjen, ved å bruke etylenglykol og etylendiamin som flammehemmere, som ble innkapslet og satt inn i litiumionbatteriet, noe som resulterte i et 70 % fall i maksimumstemperaturen til litiumionbatteriet under pin-pin-testen, noe som reduserer risikoen for termisk kontroll av litiumion-batteriet betydelig.
Metodene nevnt ovenfor er selvdestruerende, noe som betyr at når flammehemmeren er brukt, vil hele litium-ion-batteriet bli ødelagt.AtsuoYamadas team ved universitetet i Tokyo i Japan [3] utviklet imidlertid en flammehemmende elektrolytt som ikke vil påvirke ytelsen til litium-ion-batterier.I denne elektrolytten ble en høy konsentrasjon av NaN(SO2F)2(NaFSA)ellerLiN(SO2F)2(LiFSA) brukt som litiumsalt, og en vanlig flammehemmende trimetylfosfat-TMP ble tilsatt til elektrolytten, noe som betydelig forbedret den termiske stabiliteten. av litiumionbatteri.Dessuten påvirket ikke tilsetningen av flammehemmende middel syklusytelsen til litiumionbatterier.Elektrolytten kan brukes i mer enn 1000 sykluser (1200 C/5 sykluser, 95 % kapasitetsbevaring).
De flammehemmende egenskapene til litiumionbatterier gjennom tilsetningsstoffer er en av måtene å varsle litiumionbatterier om å varme ut av kontroll.Noen mennesker finner også en ny måte å prøve å varsle forekomsten av kortslutning i litiumionbatterier forårsaket av eksterne krefter fra roten, for å oppnå formålet med å fjerne bunnen og helt eliminere forekomsten av varme ute av kontroll.Med tanke på den mulige voldsomme påvirkningen av kraftlitiumionbatterier i bruk, designet GabrielM.Veith fra Oak Ridge National Laboratory i USA en elektrolytt med skjærfortykkende egenskaper [4].Denne elektrolytten utnytter egenskapene til ikke-newtonske væsker.I normal tilstand er elektrolytten flytende.Men når den konfronteres med et plutselig støt, vil det presentere en solid tilstand, bli ekstremt sterkt, og til og med kan oppnå effekten av skuddsikker.Fra roten varsler den risikoen for termisk løping forårsaket av kortslutning i batteriet når kraftlitiumionbatteriet kolliderer.
2. Batteristruktur
Deretter, la oss se på hvordan du setter bremsene på termisk løping fra nivået på battericeller.For tiden har problemet med termisk løping blitt vurdert i den strukturelle utformingen av litiumionbatterier.For eksempel er det vanligvis en trykkavlastningsventil i toppdekselet på 18650-batteriet, som i tide kan frigjøre det overdrevne trykket inne i batteriet når termisk løper.For det andre vil det være positiv temperaturkoeffisient materiale PTC i batteridekselet.Når den termiske løpstemperaturen stiger, vil motstanden til PTC-materiale øke betydelig for å redusere strømmen og redusere varmeutviklingen.I tillegg, i utformingen av strukturen til enkeltbatteriet bør også vurdere anti-kortslutningsdesignet mellom de positive og negative polene, varsling på grunn av feildrift, metallrester og andre faktorer som resulterer i batterikortslutning, forårsaker sikkerhetsulykker.
Når andre design i batterier, må bruke den sikrere membranen, for eksempel automatisk lukket pore av tre-lags kompositt ved høy temperatur membranen, men i de siste årene, med forbedring av batteriets energitetthet, tynn membran under trenden av trelags komposittmembran har gradvis blitt foreldet, erstattet av det keramiske belegget på membranen, keramisk belegg til membranstøtteformål, redusere sammentrekningen av membranen ved høye temperaturer, Forbedre den termiske stabiliteten til litiumionbatterier og redusere risikoen for termisk løping av litiumionbatteri.
3. Termisk sikkerhetsdesign for batteripakken
I bruk er litiumionbatterier ofte sammensatt av dusinvis, hundrevis eller til og med tusenvis av batterier gjennom serie- og parallellkobling.For eksempel består batteripakken til Tesla ModelS av mer enn 7000 18650 batterier.Hvis et av batteriene mister termisk kontroll, kan det spre seg i batteripakken og forårsake alvorlige konsekvenser.For eksempel, i januar 2013, tok et japansk selskaps Boeing 787 litiumionbatteri fyr i Boston, USA.I følge undersøkelsen fra National Transportation Safety Board forårsaket et 75Ah kvadratisk litiumion-batteri i batteripakken termisk running av tilstøtende batterier.Etter hendelsen krevde Boeing at alle batteripakker ble utstyrt med nye tiltak for å hindre ukontrollert termisk spredning.
For å forhindre at termisk runaway sprer seg inne i litiumion-batterier, utviklet AllcellTechnology et termisk runaway-isolasjonsmateriale PCC for litiumion-batterier basert på faseendringsmaterialer [5].PCC-materiale fylt mellom monomer litiumionbatteri, i tilfelle det normale arbeidet med litiumionbatteripakken, kan batteripakken i varmen føres gjennom PCC-materialet raskt til utsiden av batteripakken, når termisk løping i litiumion batterier, PCC-materialet ved sin interne parafinvokssmelting absorberer mye varme, forhindrer at batteritemperaturen øker ytterligere, og dermed varsling mot varme ute av kontroll i batteripakkens interne diffusjon.I nålestikktesten forårsaket termisk løping av ett batteri i en batteripakke bestående av 4 og 10 strenger med 18650 batteripakker uten bruk av PCC-materiale til slutt termisk løping av 20 batterier i batteripakken, mens termisk løping av ett batteri. batteri i batteripakken laget av PCC-materiale forårsaket ikke termisk løping av andre batteripakker.
Innleggstid: 25. februar 2022