1. Retardant de flama de l'electròlit
Els retardants de flama d'electròlits són una manera molt eficaç de reduir el risc de fuga tèrmica de les bateries, però aquests retardants de flama sovint tenen un impacte greu en el rendiment electroquímic de les bateries d'ions de liti, per la qual cosa és difícil d'utilitzar a la pràctica.Per tal de resoldre aquest problema, de la Universitat de Califòrnia, San Diego, l'equip de YuQiao [1] amb el mètode d'envasament de càpsules farà retardant de flama DbA (dibenzil amina) emmagatzemat a l'interior de la microcàpsula, dispersa en l'electròlit, en Els temps normals no afectaran el rendiment de les bateries d'ions de liti, però quan les cèl·lules es destrueixen per força externa com l'extrusió, els retardants de flama d'aquestes càpsules s'alliberen, enverinant la bateria i fent-la fallar, alertant-la així. a la fuga tèrmica.El 2018, l'equip de YuQiao [2] va tornar a utilitzar la tecnologia anterior, utilitzant etilenglicol i etilendiamina com a retardants de flama, que es van encapsular i inserir a la bateria d'ions de liti, donant lloc a una caiguda del 70% de la temperatura màxima de la bateria de ions de liti durant la prova del pin, reduint significativament el risc de control tèrmic de la bateria d'ions de liti.
Els mètodes esmentats anteriorment s'autodestrueixen, el que significa que un cop s'utilitzi el retardant de flama, es destruirà tota la bateria d'ió de liti.No obstant això, l'equip d'AtsuoYamada a la universitat de Tòquio al Japó [3] va desenvolupar un electròlit retardant de flama que no afectarà el rendiment de les bateries d'ions de liti.En aquest electròlit, es va utilitzar una alta concentració de NaN (SO2F) 2 (NaFSA) o LiN (SO2F) 2 (LiFSA) com a sal de liti i es va afegir a l'electròlit un fosfat de trimetil ignífug comú TMP, que va millorar significativament l'estabilitat tèrmica. de la bateria de ions de liti.A més, l'addició de retardant de flama no va afectar el rendiment del cicle de la bateria d'ions de liti.L'electròlit es pot utilitzar durant més de 1000 cicles (1200 C/5 cicles, 95% de capacitat de retenció).
Les característiques ignífugues de les bateries d'ions de liti a través d'additius són una de les maneres d'alertar les bateries d'ions de liti que s'escalfen sense control.Algunes persones també troben una nova manera d'intentar alertar de l'aparició de curtcircuits a les bateries d'ions de liti causats per forces externes des de l'arrel, per tal d'aconseguir el propòsit d'eliminar el fons i eliminar completament l'aparició de calor fora de control.Tenint en compte el possible impacte violent de les bateries d'ió de liti en ús, GabrielM.Veith del Laboratori Nacional d'Oak Ridge als Estats Units va dissenyar un electròlit amb propietats d'espessiment de cisalla [4].Aquest electròlit utilitza les propietats dels fluids no newtonians.En estat normal, l'electròlit és líquid.Tanmateix, quan s'enfronta a un impacte sobtat, presentarà un estat sòlid, es tornarà extremadament fort i fins i tot pot aconseguir l'efecte a prova de bales.Des de l'arrel, alerta del risc de fuga tèrmica causada per un curtcircuit a la bateria quan la bateria d'ió de liti d'energia xoca.
2. Estructura de la bateria
A continuació, mirem com posar els frens a la fugida tèrmica del nivell de les cèl·lules de la bateria.Actualment, el problema de la fuga tèrmica s'ha considerat en el disseny estructural de les bateries d'ions de liti.Per exemple, normalment hi ha una vàlvula d'alleujament de pressió a la coberta superior de la bateria 18650, que pot alliberar oportunament la pressió excessiva dins de la bateria quan s'esgota la temperatura.En segon lloc, hi haurà material de coeficient de temperatura positiu PTC a la coberta de la bateria.Quan la temperatura de desbordament tèrmica augmenta, la resistència del material PTC augmentarà significativament per reduir el corrent i reduir la generació de calor.A més, en el disseny de l'estructura de la bateria única també s'ha de tenir en compte el disseny anti-curtcircuit entre els pols positiu i negatiu, alerta a causa d'un mal funcionament, residus metàl·lics i altres factors que provoquen un curtcircuit de la bateria, causant accidents de seguretat.
Quan el segon disseny en bateries, ha d'utilitzar el diafragma més segur, com ara el porus tancat automàtic de compost de tres capes a alta temperatura el diafragma, però en els darrers anys, amb la millora de la densitat d'energia de la bateria, el diafragma prim sota la tendència de El diafragma compost de tres capes s'ha tornat obsolet gradualment, substituït pel recobriment ceràmic del diafragma, el recobriment ceràmic per al suport del diafragma, reduir la contracció del diafragma a altes temperatures, millorar l'estabilitat tèrmica de la bateria de ions de liti i reduir el risc de fuga tèrmica de la bateria de ions de liti.
3. Disseny de seguretat tèrmica de la bateria
En ús, les bateries d'ions de liti solen estar compostes per desenes, centenars o fins i tot milers de bateries mitjançant connexió en sèrie i paral·lel.Per exemple, el paquet de bateries de Tesla ModelS consta de més de 7.000 bateries 18650.Si una de les bateries perd el control tèrmic, es pot estendre a la bateria i provocar greus conseqüències.Per exemple, el gener de 2013, la bateria d'ions de liti Boeing 787 d'una empresa japonesa es va incendiar a Boston, als Estats Units.Segons la investigació de la National Transportation Safety Board, una bateria d'ions de liti quadrada de 75 Ah al paquet de bateries va provocar la fuga tèrmica de les bateries adjacents.Després de l'incident, Boeing va exigir que tots els paquets de bateries estiguessin equipats amb noves mesures per evitar la propagació tèrmica incontrolada.
Per tal d'evitar que la fuga tèrmica s'escampés dins de les bateries d'ions de liti, AllcellTechnology va desenvolupar un material d'aïllament tèrmic PCC per a bateries d'ions de liti basat en materials de canvi de fase [5].Material PCC ple entre la bateria d'ions de liti monòmer, en el cas del treball normal de la bateria d'ions de liti, la bateria a la calor es pot passar a través del material PCC ràpidament cap a l'exterior de la bateria, quan es produeix una fugida tèrmica en ions de liti. bateries, el material PCC per la seva fusió interna de cera de parafina absorbeix molta calor, evita que la temperatura de la bateria augmenti encara més, per tant, alerta de la calor fora de control a la difusió interna de la bateria.A la prova de punxada, la fuga tèrmica d'una bateria en un paquet de bateries que consta de 4 i 10 cordes de 18650 paquets de bateries sense l'ús de material PCC va provocar finalment la fuga tèrmica de 20 bateries a la bateria, mentre que la fuga tèrmica d'una la bateria del paquet de bateries feta de material PCC no va provocar la fuga tèrmica d'altres paquets de bateries.
Hora de publicació: 25-feb-2022