Toplinski bijeg litijevih baterija doista je neizbježan fenomen, uglavnom zbog visoko reaktivnih kemijskih svojstava metalnog litija, što obradu, skladištenje i upotrebu metalnog litija čini ekološki vrlo zahtjevnim.
1. Razlozi toplinskog bijega litijevih baterija
1.1 Unutarnji kratki spoj: Kada dođe do kratkog spoja između pozitivnog i negativnog pola unutar baterije, stvara se velika količina topline, što uzrokuje brzi porast temperature baterije i dovodi do nekontroliranog stvaranja topline. Kratki spojevi mogu biti uzrokovani greškama u procesu proizvodnje baterije, pucanjem membrane uzrokovanim starenjem baterije ili rastom dendrita koji prodire kroz membranu.
1.2 Pretjerano punjenje: Kada se baterija prepuni, unutarnji elektrolit će se podvrgnuti reakciji razgradnje, stvarajući veliku količinu plina i topline, što dovodi do brzog povećanja temperature baterije i uzrokuje toplinski bijeg. Pretjerano punjenje može biti uzrokovano kvarom punjača, kvarom sustava upravljanja baterijom (BMS) ili nepravilnim radom korisnika.
1.3 Vanjska oštećenja:Kada se baterija ošteti udarcem, kompresijom ili probijanjem, elektrolit iznutra će iscuriti i kemijski reagirati s kisikom u zraku, proizvodeći veliku količinu topline i plina, što dovodi do brzog porasta temperature baterije i uzrokuje toplinski odlazak.
1.4 Starenje baterije: Kako se baterija koristi dulje vrijeme, unutarnji elektrolit će se postupno razgraditi i stariti, što će rezultirati smanjenjem kapaciteta baterije, povećanjem unutarnjeg otpora i pogoršanjem performansi odvođenja topline, što u konačnici može dovesti do toplinskog odlaska baterije.
1.5 Okolina visoke temperature:Dugotrajni rad litijskih baterija u okruženjima s visokom temperaturom može uzrokovati daljnji porast unutarnje temperature baterije, što dovodi do nekontroliranog zagrijavanja.
2. Protumjere za toplinski bijeg litijevih baterija
2.1 Poboljšajte točnost proizvodnje baterija:Strogo kontrolirajte kvalitetu elektrodnih ploča i separatora u procesu proizvodnje. Visokoprecizna oprema za rezanje koristi se kako bi se osiguralo da polarizator nema neravnine, a koriste se napredne metode provjere kvalitete kako bi se osigurala cjelovitost i ujednačenost dijafragme.
2.2 Optimizirajte izbor materijala i omjer: Odaberite stabilne materijale za pozitivne i negativne elektrode i elektrolite. Za materijale pozitivnih elektroda, uz ispunjavanje zahtjeva gustoće energije, prednost treba dati sustavima materijala s dobrom toplinskom stabilnošću. U isto vrijeme odaberite materijale negativne elektrode koji mogu formirati stabilan SEI film i razumno prilagodite sastav elektrolita, dodajući neke toplinski stabilne aditive za suzbijanje razgradnje elektrolita.
2.3 Pojačati kontrolu kvalitete sklopa baterije: Uspostavite stroge procese i standarde montaže, osigurajte točnu montažu komponenti kao što su elektrode i separatori putem automatizirane opreme za montažu i provedite stroga ispitivanja brtvljenja na sastavljenim baterijama.
2.4 Ispravne metode punjenja i pražnjenja:Koristite punjač koji zadovoljava specifikacije baterije kako biste izbjegli prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje. Za opremu s litijevim baterijama treba postaviti razumne granične napone punjenja i pražnjenja, a inteligentni algoritmi punjenja trebaju biti ugrađeni u softver uređaja ili opremu za punjenje kako bi se struja i napon punjenja dinamički prilagodili stanju baterije.
2.5 Kontrolirajte temperaturu okoline u kojoj se upotrebljava:Pokušajte izbjegavati korištenje i skladištenje baterija u okruženjima s visokom temperaturom. Ako se baterija koristi za opremu u okruženjima visoke temperature, potrebno je instalirati učinkovite uređaje za raspršivanje topline kao što su hladnjaki, ventilatori itd.
2.6 Redoviti pregled i održavanje:Za opremu s litijskim baterijama koja se koristi dulje vrijeme, bateriju treba redovito pregledavati, uključujući vizualni pregled (na ispupčenja, curenja itd.) i testiranje performansi (za pokazatelje kao što su kapacitet i unutarnji otpor).
3. Nacionalne i industrijske strategije odgovora na toplinski bijeg litijevih baterija
3.1 Poboljšati obrambene standarde: Nacionalni ured za vatrogastvo i spašavanje i drugi relevantni odjeli predložili su poboljšanje standarda za sprječavanje požara u zgradama, transformaciju koncepta sprječavanja požara i kontrole te smanjenje štete uzrokovane toplinskim bijegom litijevih baterija.
3.2 Jačanje tehnoloških otkrića: OhrabriteUgostiti proizvođače i povezana poduzeća kako bi ojačali tehnološka istraživanja i razvoj, poboljšali proizvodne procese i poboljšali sigurnosne performanse ključnih materijala kao što su elektroliti i membrane.
3.3 Promovirajte nove tehnologije baterija:Solid state baterije i druge nove tehnologije baterija imaju veću gustoću energije i stabilnije performanse, postajući žarište istraživanja za nova energetska vozila. Iako je proizvodni proces solid-state baterija složen i skup, uz kontinuirani napredak tehnologije i smanjenje troškova, očekuje se da će u budućnosti zamijeniti tekuće baterije i smanjiti rizik od toplinskog bijega.
4. Razvojni put tehnologije sigurnosti litijskih baterija još je dug
Sa širokom primjenom litij-ionskih baterija u električnim vozilima, sustavima za pohranu energije, prijenosnim elektroničkim uređajima i drugim područjima, njihova sigurnosna pitanja također su dobila sve veću pozornost.
4.1 Istraživanje i inovacija materijala za baterije:
Trenutačno se litij-ionske baterije uglavnom oslanjaju na materijale pozitivne elektrode kao što su litij kobalt oksid i litij nikal mangan kobalt oksid, kao i materijale negativne elektrode na bazi grafita ili silicija. Ovi materijali mogu predstavljati sigurnosnu opasnost kao što su toplinski udar i kratki spojevi tijekom procesa punjenja i pražnjenja.
Stoga je istraživanje sigurnijih i stabilnijih materijala za baterije važan smjer za tehnologiju sigurnosti litijskih baterija. Na primjer, solid-state baterije su privukle veliku pozornost zbog svoje veće gustoće energije i bolje sigurnosti.
4.2 Optimizacija sustava upravljanja baterijom (BMS):
BMS je jedna od ključnih komponenti litij-ionskih paketa baterija, odgovorna za nadzor napona, struje, temperature i drugih parametara paketa baterija, te kontrolu punjenja i pražnjenja na temelju tih parametara.
Optimiziranjem BMS algoritma i dizajna hardvera, može se poboljšati sigurnost baterije. Na primjer, praćenjem zdravstvenog statusa baterije u stvarnom vremenu, potencijalni sigurnosni problemi mogu se pravodobno upozoriti i riješiti.
4.3 Napredak u tehnologiji upravljanja toplinom baterije:
Litij-ionske baterije stvaraju toplinu tijekom rada, a ako se toplina ne rasprši na vrijeme, može uzrokovati porast temperature baterije, što dovodi do sigurnosnih problema.
Stoga je istraživanje učinkovitije tehnologije upravljanja toplinom baterija također važan smjer za tehnologiju sigurnosti litijskih baterija. Na primjer, usvajanje hlađenja tekućinom, hlađenja zrakom i drugih metoda rasipanja topline, kao i razvoj učinkovitijih integriranih rješenja za sustave upravljanja toplinom.
4.4 Poboljšanje tehnologije proizvodnje i testiranja baterija:
Proces proizvodnje litij-ionskih baterija ima značajan utjecaj na njihovu kvalitetusigurnost. Na primjer, kvarovi i nečistoće unutar baterije mogu uzrokovati sigurnosne probleme.
Stoga je poboljšanje tehnologije kontrole kvalitete i testiranja u procesu proizvodnje baterija također važan dio sigurnosne tehnologije litijskih baterija. Usvajanjem naprednije proizvodne opreme i metoda testiranja, nedostaci i nečistoće unutar baterije mogu se smanjiti, a sigurnost baterije može se poboljšati.
4.5 Formuliranje i poboljšanje propisa i standarda:
Sa širokom primjenom litij-ionskih baterija, relevantni propisi i standardi se stalno poboljšavaju. Ovi propisi i standardi daju jasne zahtjeve i propise za sigurnost litij-ionskih baterija.
Stoga je jačanje formulacije i poboljšanje propisa i standarda također važan smjer za razvoj tehnologije sigurnosti litijskih baterija. Formuliranjem strožih propisa i standarda može se promicati stalni napredak i poboljšanje tehnologije sigurnosti litijskih baterija.