Thermal Runaway: batería e protección da batería

Hai grandes retos na fabricación de baterías e baterías recargables para electromobilidade. Un gran tema na protección das baterías e baterías recargables contra a fuga térmica.

A fuga térmica describe o sobrequecemento dunha reacción química exotérmica ou dun aparello técnico debido a un proceso de produción de calor de autorreforzo. Unha fuxida adoita provocar un incendio ou unha explosión e, como resultado, fai que o equipo sexa destruído por sobrepresión (explosión).

Que é a fuga térmica nas baterías?

A fuga térmica é un fenómeno dinámico. Unha batería de vehículos eléctricos que experimenta fuga térmica pode reaccionar de varias maneiras, como: B. cun chorro de chama saíndo da batería. En combinación coa chama, a batería emite partículas que poden erosionar a carcasa protectora. Estes gases en combustión acumulan presión no interior da carcasa. Polo tanto, é importante probar o caso para avaliar como responderá o material á combinación de alta temperatura, presión e partículas expulsadas da batería.

Se se produce un curtocircuíto local nos electrodos internos dunha batería de iones de litio con electrólito líquido, sólido ou ligado (batería de polímero de litio), por exemplo debido á contaminación do separador por unha partícula estraña pechada ou a un dano mecánico, o curtocircuíto -A corrente do circuíto pode atravesar a resistencia interna pode quentar a contorna inmediata da zona danada ata tal punto que as zonas circundantes tamén se ven afectadas. Este proceso se expande e libera rapidamente a enerxía almacenada no acumulador. Os acumuladores de dióxido de litio-cobalto están especialmente en perigo. Tales fugas térmicas foron consideradas responsables dos incendios nas baterías dos portátiles que ocorreron con máis frecuencia no pasado. Os desencadenantes probablemente foron erros de fabricación relacionados coas flutuacións da temperatura de funcionamento.

Como se produce a fuga térmica nunha batería de iones de litio?

Varios factores poden causar fuga térmica nunha batería de iones de litio:

• curtocircuíto interno: debido a un accidente ou a un efecto mecánico similar, p. B. se unha ferramenta cae dende unha gran altura, a batería defórmase, o material entra na cela da batería e provoca un curtocircuíto interno.
• Curtocircuíto externo: a deformación da pila da batería provoca un curtocircuíto externo.
• Sobrecargar a batería máis aló da tensión máxima especificada na folla de datos, p. B. para aumentar a autonomía dun coche eléctrico. Dependendo do grao de sobrecarga, a batería pódese danar permanentemente e reducirase a duración da batería.
• Correntes excesivas ao cargar ou descargar a batería, p. B. cando se carga rápida.

Que se pode facer ante a fuga térmica?

refrixeración

Os sistemas de refrixeración líquida, os ventiladores, as placas térmicas e as almofadas térmicas deben implantarse para arrefriar a batería ou eliminar a calor dun punto quente.

Para disipar a calor de forma eficaz, recoméndase unha lámina termocondutora. As láminas finas de grafito (1950 µm a 10 µm) ofrecen unha condutividade térmica particularmente alta (ata 500 W/mK).

formación de barreiras

As follas de mica ríxidas e os laminados de mica pódense usar para crear barreiras entre as pilas das baterías e os acumuladores, illando o sistema do resto do vehículo. Se se produce unha fuga térmica, as barreiras poden axudar a ralentizar o proceso, dando aos usuarios máis tempo para poñerse a salvo.

Tamén se pode formar unha barreira con 3M™ Flame Barrier FRB. 3M™ Flame Barrier FRB procesa ben as pezas estampadas e ten varias aprobacións.

Non se pode evitar nin deter por completo unha fuga térmica unha vez iniciado o proceso, pero a implementación da solución de illamento adecuada pode axudar a comprar máis tempo aos ocupantes, o que pode salvar vidas.

Use membranas

Tamén se demostrou o uso de membranas para reducir a presión en baterías e acumuladores.