Thermal Runaway: ochrona baterii i baterii

Produkcja baterii i akumulatorów do elektromobilności wiąże się z dużymi wyzwaniami. Duży temat w ochronie baterii i akumulatorów przed ucieczką termiczną.

Niestabilność termiczna opisuje przegrzanie egzotermicznej reakcji chemicznej lub aparatury technicznej spowodowane samonapędzającym się procesem wytwarzania ciepła. Ucieczka często prowadzi do pożaru lub wybuchu, a w efekcie powoduje zniszczenie sprzętu przez nadciśnienie (rozerwanie).

Co to jest ucieczka termiczna w akumulatorach?

Ucieczka termiczna jest zjawiskiem dynamicznym. Akumulator pojazdu elektrycznego, który doświadcza niestabilności termicznej, może reagować na wiele sposobów, takich jak: B. ze strumieniem płomienia wydobywającym się z akumulatora. W połączeniu z płomieniem bateria emituje cząsteczki, które mogą niszczyć obudowę ochronną. Te palące się gazy wytwarzają ciśnienie wewnątrz obudowy. Dlatego ważne jest, aby przetestować obudowę, aby ocenić, jak materiał zareaguje na kombinację wysokiej temperatury, ciśnienia i wyrzucanych cząstek akumulatora.

W przypadku wystąpienia lokalnego zwarcia na wewnętrznych elektrodach akumulatora litowo-jonowego z ciekłym, stałym lub związanym elektrolitem (akumulator litowo-polimerowy), na przykład z powodu zanieczyszczenia separatora przez zawartą obcą cząstkę lub uszkodzenia mechanicznego, - prąd w obwodzie może przepływać przez rezystancję wewnętrzną może nagrzewać bezpośrednie sąsiedztwo uszkodzonego obszaru do tego stopnia, że ​​wpływa również na otaczające obszary. Proces ten rozszerza się i szybko uwalnia energię zmagazynowaną w akumulatorze. Szczególnie zagrożone są akumulatory z dwutlenkiem litu i kobaltu. Takie niekontrolowane zjawiska termiczne były odpowiedzialne za częstsze w przeszłości pożary w bateriach laptopów. Powodami były prawdopodobnie błędy produkcyjne w związku z wahaniami temperatury roboczej.

Jak przebiega niestabilna temperatura w akumulatorze litowo-jonowym?

Kilka czynników może spowodować utratę ciepła w akumulatorze litowo-jonowym:

• zwarcie wewnętrzne: w wyniku wypadku lub podobnego efektu mechanicznego, np. B. jeśli narzędzie spadnie z dużej wysokości, akumulator zdeformuje się, materiał przedostanie się do ogniwa akumulatora i spowoduje wewnętrzne zwarcie.
• Zwarcie zewnętrzne: Odkształcenie ogniwa akumulatora powoduje zewnętrzne zwarcie.
• Przeładowanie akumulatora powyżej maksymalnego napięcia podanego w karcie katalogowej, np. B. zwiększenie zasięgu samochodu elektrycznego. W zależności od stopnia przeładowania bateria może ulec trwałemu uszkodzeniu, a żywotność baterii ulegnie skróceniu.
• Nadmierne prądy podczas ładowania lub rozładowywania akumulatora, np. B. przy szybkim ładowaniu.

Co można zrobić z ucieczką termiczną?

Chłodzenie

Systemy chłodzenia cieczą, wentylatory, płyty termiczne i podkładki termiczne muszą być stosowane w celu chłodzenia akumulatora lub odprowadzania ciepła z hotspotu.

W celu skutecznego odprowadzania ciepła zalecana jest folia termoprzewodząca. Cienkie (1950 µm do 10 µm) folie grafitowe oferują szczególnie wysoką przewodność cieplną (do 500 W/mK).

tworzenie barier

Sztywne arkusze miki i laminaty miki mogą być używane do tworzenia barier między ogniwami baterii w bateriach a akumulatorami, izolując system od reszty pojazdu. W przypadku wystąpienia niestabilności termicznej bariery mogą spowolnić proces, dając użytkownikom więcej czasu na dotarcie do bezpieczeństwa.

Barierę można również utworzyć za pomocą 3M™ Flame Barrier FRB. 3M™ Flame Barrier FRB dobrze przetwarza się w wytłoczone części i posiada różne atesty.

Nie można całkowicie zapobiec lub zatrzymać ucieczki termicznej po rozpoczęciu procesu, ale wdrożenie odpowiedniego rozwiązania izolacyjnego może pomóc kupić mieszkańcom więcej czasu, co może potencjalnie uratować życie.

Użyj membran

Sprawdziło się również zastosowanie membran do redukcji ciśnienia w bateriach i akumulatorach.