1. Электролиттің жалынға төзімділігі
Электролиттік жалынға қарсы заттар батареялардың термиялық қашу қаупін азайтудың өте тиімді әдісі болып табылады, бірақ бұл жалынға қарсы заттар көбінесе литий-иондық батареялардың электрохимиялық көрсеткіштеріне қатты әсер етеді, сондықтан оны іс жүзінде қолдану қиын.Бұл мәселені шешу үшін Сан-Диегодағы Калифорния университетінің YuQiao командасы [1] капсулаларды орау әдісімен электролитте шашыраңқы микро капсула ішінде сақталған отқа төзімді DbA (дибензил амин) шығарады. қалыпты уақыт литий-иондық батареялардың жұмысына әсер етпейді, бірақ жасушалар экструзия сияқты сыртқы күш әсерінен жойылған кезде, осы капсулалардағы жалынға қарсы заттар босатылып, батареяны уландырып, оның істен шығуына әкеледі, осылайша оны ескертеді. термиялық қашуға.2018 жылы YuQiao командасы [2] жоғарыда аталған технологияны қайтадан қолданып, этиленгликоль мен этилендиаминді жалынға қарсы заттар ретінде қолданды, олар инкапсулирленген және литий-ионды батареяға салынған, нәтижесінде литий-иондық батареяның максималды температурасы 70% төмендеді. литий-иондық аккумулятордың термиялық бақылау қаупін айтарлықтай төмендететін түйреуіш сынағы.
Жоғарыда аталған әдістер өздігінен жойылады, яғни жалынға төзімді зат қолданылғаннан кейін бүкіл литий-ионды батарея жойылады.Алайда, Жапониядағы Токио университетіндегі АтсуоЯмада командасы [3] литий-ионды батареялардың жұмысына әсер етпейтін отқа төзімді электролит жасап шығарды.Бұл электролитте литий тұзы ретінде NaN(SO2F)2(NaFSA)orLiN(SO2F)2(LiFSA) жоғары концентрациясы қолданылды және электролитке жалпы отқа төзімді триметилфосфат TMP қосылды, бұл термиялық тұрақтылықты айтарлықтай жақсартты. литий-ионды батареядан.Сонымен қатар, жалынға қарсы зат қосу литий-иондық батареяның цикл өнімділігіне әсер етпеді.Электролитті 1000-нан астам цикл үшін пайдалануға болады (1200 C/5 цикл, сыйымдылықты 95% сақтау).
Литий-иондық батареялардың қоспалар арқылы отқа төзімді сипаттамалары литий-иондық батареяларды бақылаудан тыс қызып кету туралы ескерту тәсілдерінің бірі болып табылады.Кейбір адамдар литий-иондық аккумуляторлардағы қысқа тұйықталудың пайда болуы туралы ескертуге тырысудың жаңа әдісін табады, осылайша түбін алып тастау мақсатына жету және бақылаудан тыс жылудың пайда болуын толығымен жою үшін тамырдан сыртқы күштер тудырады.Қолданыстағы қуатты литий-иондық батареялардың ықтимал зорлық-зомбылық әсерін ескере отырып, Америка Құрама Штаттарындағы Oak Ridge ұлттық зертханасынан ГабриэлМ.Вейт ығысатын қалыңдатқыш қасиеттері бар электролит құрастырды [4].Бұл электролит Ньютондық емес сұйықтықтардың қасиеттерін пайдаланады.Қалыпты жағдайда электролит сұйық күйде болады.Дегенмен, кенеттен соқтығысқан кезде ол қатты күйге енеді, өте күшті болады және тіпті оқ өткізбейтін әсерге қол жеткізе алады.Түбірден ол қуатты литий-иондық батарея соқтығысқан кезде батареядағы қысқа тұйықталудан туындаған термиялық қашу қаупі туралы ескертеді.
2. Батареяның құрылымы
Әрі қарай, батарея жасушаларының деңгейінен термиялық қашуға тежегішті қалай қою керектігін қарастырайық.Қазіргі уақытта литий-ионды батареялардың құрылымдық дизайнында термиялық қашу мәселесі қарастырылды.Мысалы, әдетте 18650 батареясының үстіңгі қақпағында қысымды төмендететін клапан бар, ол термиялық қашу кезінде батареяның ішіндегі шамадан тыс қысымды уақтылы босатады.Екіншіден, батарея қақпағында оң температуралық коэффициент материалы PTC болады.Термиялық қашу температурасы көтерілгенде, токты азайту және жылу генерациясын азайту үшін PTC материалының кедергісі айтарлықтай артады.Сонымен қатар, жалғыз аккумулятордың құрылымын жобалау кезінде оң және теріс полюстер арасындағы қысқа тұйықталуға қарсы дизайнды, дұрыс жұмыс істемеу, металл қалдықтарын және батареяның қысқа тұйықталуына әкелетін басқа факторларды ескеру қажет, қауіпсіздік апаттарын тудыруы мүмкін.
Батареялардағы екінші дизайн кезінде жоғары температурада үш қабатты композиттік диафрагманың автоматты жабық кеуегі сияқты неғұрлым қауіпсіз диафрагманы пайдалану керек, бірақ соңғы жылдары аккумулятордың энергия тығыздығының жақсаруымен, жұқа диафрагманың тенденциясы бойынша. үш қабатты композициялық диафрагма бірте-бірте ескірді, диафрагманың керамикалық жабынымен ауыстырылды, диафрагманы қолдау мақсатында керамикалық жабын, жоғары температурада диафрагманың жиырылуын азайтады, литий-ионды аккумулятордың термиялық тұрақтылығын жақсартады және тәуекелді азайтады. литий-иондық батареяның термиялық қашуы.
3. Батарея жинағының термиялық қауіпсіздік дизайны
Қолдану кезінде литий-ионды батареялар жиі сериялы және параллель қосылым арқылы ондаған, жүздеген немесе тіпті мыңдаған батареялардан тұрады.Мысалы, Tesla ModelS аккумулятор жинағы 7000-нан астам 18650 батареядан тұрады.Батареялардың бірі термиялық бақылауды жоғалтса, ол батарея жинағына жайылып, ауыр зардаптарға әкелуі мүмкін.Мысалы, 2013 жылдың қаңтарында АҚШ-тың Бостон қаласында жапондық компанияның Boeing 787 литий-иондық аккумуляторы өртеніп кетті.Ұлттық көлік қауіпсіздігі кеңесінің тергеуіне сәйкес, аккумулятор жинағындағы 75Ач шаршы литий-ионды аккумулятор көрші батареялардың термиялық қашуына себеп болды.Оқиғадан кейін Boeing барлық батарея топтамаларын бақылаусыз термиялық таралуды болдырмау үшін жаңа шаралармен жабдықтауды талап етті.
Литий-иондық аккумуляторлардың ішіне термиялық ағып кетудің таралуын болдырмау үшін AllcellTechnology фазаны өзгерту материалдарына негізделген литий-иондық батареялар үшін PCC жылу оқшаулау материалын әзірледі [5].Литий-ионды аккумулятордың мономерлі аккумуляторы арасында толтырылған PCC материалы, литий-ионды батареялар жинағы қалыпты жұмыс істеген жағдайда, батареялар жинағы литий ионында термиялық қашып кеткен кезде, жылытудағы батарея жинағы PCC материалы арқылы батарея жинағының сыртына жылдам өтуі мүмкін. Батареялар, ішкі парафинді балауыз балқыту арқылы PCC материалы көп жылуды сіңіреді, батарея температурасының одан әрі көтерілуіне жол бермейді, осылайша батарея жинағындағы ішкі диффузия бақылаудан тыс қызуды ескертеді.Түйінді сынау кезінде 18650 аккумулятор жинағынан тұратын 4 және 10 жолдан тұратын аккумулятор жинағындағы бір батареяның PCC материалын пайдаланбай, ақырында батарея жинағындағы 20 батареяның термиялық қашып кетуіне, ал бір батареяның термиялық қашуына себеп болды. PCC материалынан жасалған аккумулятор жинағындағы батарея басқа аккумулятор жинақтарының термиялық кетуіне әкелмеді.
Жіберу уақыты: 25 ақпан 2022 ж