Mūsdienās dažādi automašīnu ražotāji plašā mērogā izmanto litija baterijas akumulatoros, un enerģijas blīvums kļūst arvien lielāks, taču cilvēki joprojām ir noraizējušies par akumulatoru drošību, un tas nav labs risinājums akumulatoru drošībai. Termiskā nekontrolējamība ir galvenais akumulatoru drošības pētījumu objekts, un ir vērts uz to pievērst uzmanību.
Vispirms sapratīsim, kas ir termiskā nekontrolējama bloķēšana. Termiskā nekontrolējama bloķēšana ir ķēdes reakcijas parādība, ko izraisa dažādi faktori, kā rezultātā akumulators īsā laika periodā izdala lielu daudzumu siltuma un kaitīgu gāzu, kas nopietnos gadījumos var pat izraisīt akumulatora aizdegšanos un eksploziju. Termiskajai nekontrolējamai bloķēšanai ir daudz iemeslu, piemēram, pārkaršana, pārlādēšana, iekšējs īssavienojums, sadursme utt. Akumulatora termiskā nekontrolējama bloķēšana bieži sākas ar negatīvās SEI plēves sadalīšanos akumulatora elementā, kam seko diafragmas sadalīšanās un kušana, kā rezultātā rodas negatīvais elektrods un elektrolīts, kam seko gan pozitīvā elektroda, gan elektrolīta sadalīšanās, tādējādi izraisot liela mēroga iekšēju īssavienojumu, izraisot elektrolīta sadegšanu, kas pēc tam izplatās uz citām šūnām, izraisot nopietnu termisko nekontrolējamu bloķēšanu un ļaujot visam akumulatora blokam izraisīt spontānu aizdegšanos.
Termiskās nekontrolējamas darbības cēloņus var iedalīt iekšējos un ārējos cēloņos. Iekšējie cēloņi bieži rodas iekšēju īsslēgumu dēļ; ārējie cēloņi ir mehāniskas iedarbības, elektriskās strāvas bojājumu, termiskas iedarbības u. c. dēļ.
Iekšējs īssavienojums, kas ir tiešs kontakts starp akumulatora pozitīvo un negatīvo spaili, ievērojami atšķiras pēc kontakta pakāpes un sekojošās izraisītās reakcijas. Parasti masīvs iekšējs īssavienojums, ko izraisa mehāniska un termiska iedarbība, tieši izraisa termisko nekontrolējamu reakciju. Turpretī iekšējie īssavienojumi, kas rodas paši no sevis, ir relatīvi nelieli, un to radītais siltums ir tik mazs, ka tas nekavējoties neizraisa termisko nekontrolējamu reakciju. Iekšējā pašattīstība parasti ietver ražošanas defektus, dažādu īpašību pasliktināšanos, ko izraisa akumulatora novecošanās, piemēram, palielinātu iekšējo pretestību, litija metāla nogulsnes, ko izraisa ilgstoša viegla nepareiza lietošana utt. Laika gaitā pakāpeniski palielināsies iekšējo īssavienojumu risks, ko izraisa šādi iekšēji cēloņi.
Mehāniska bojāšana attiecas uz litija akumulatora monomēra un akumulatora bloka deformāciju ārēja spēka ietekmē, kā arī dažādu tā daļu relatīvo pārvietošanos. Galvenie elektriskā elementa bojājumu veidi ir sadursme, ekstrūzija un caurduršana. Piemēram, svešķermenis, kam pieskārās transportlīdzeklis ar lielu ātrumu, tieši izraisīja akumulatora iekšējās diafragmas sabrukšanu, kas savukārt izraisīja īsslēgumu akumulatorā un īsā laikā izraisīja spontānu aizdegšanos.
Litija akumulatoru elektriskās strāvas ļaunprātīga izmantošana parasti ietver ārēju īsslēgumu, pārlādēšanu, pārlādēšanu un dažādus tās veidus, kas, visticamāk, var attīstīties termiskā pārlādēšanā. Ārējais īsslēgums rodas, ja divi vadītāji ar diferenciālu spiedienu ir savienoti ārpus akumulatora elementa. Ārējie īsslēgumi akumulatoru blokos var rasties deformācijas dēļ, ko izraisa transportlīdzekļu sadursmes, iegremdēšana ūdenī, vadītāja piesārņojums vai elektriskās strāvas trieciens apkopes laikā. Parasti ārēja īsslēguma radītais siltums nesilda akumulatoru, nevis caurduršana. Svarīga saikne starp ārējo īsslēgumu un termisko pārlādēšanu ir temperatūra, kas sasniedz pārkaršanas punktu. Tieši tad, kad ārējā īsslēguma radītais siltums nevar labi izkliedēties, akumulatora temperatūra paaugstinās, un augstā temperatūra izraisa termisko pārlādēšanu. Tāpēc īsslēguma strāvas izslēgšana vai liekā siltuma izkliedēšana ir veidi, kā novērst ārējā īsslēguma radītos turpmākos bojājumus. Pārlādēšana, jo tā ir pilna ar enerģiju, ir viens no lielākajiem elektriskās strāvas ļaunprātīgas izmantošanas riskiem. Siltuma un gāzes veidošanās ir divas izplatītas pārlādēšanas procesa iezīmes. Siltuma veidošanās rodas omiskā siltuma un blakusreakciju rezultātā. Pirmkārt, litija dendrīti aug uz anoda virsmas pārmērīgas litija iegulšanas dēļ.
Termiskās aizsardzības pasākumi:
Pašģenerētā siltuma posmā, lai kavētu serdes termisko nekontrolējamu darbību, mums ir divas iespējas: viena ir uzlabot un modernizēt serdes materiālu, termiskās nekontrolējamas darbības būtība galvenokārt slēpjas pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālu un elektrolīta stabilitātē. Nākotnē mums ir jāpanāk arī lielāki sasniegumi katoda materiālu pārklājumā, modifikācijā, homogēna elektrolīta un elektroda saderībā un serdes siltumvadītspējas uzlabošanā. Vai arī izvēlēties elektrolītu ar augstu drošību, lai nodrošinātu liesmas slāpēšanas efektu. Otrkārt, ir jāpieņem efektīvi siltuma pārvaldības risinājumi (PTC dzesēšanas šķidruma sildītājs/ PTC gaisa sildītājs) no ārpuses, lai nomāktu litija jonu akumulatora temperatūras paaugstināšanos, tādējādi nodrošinot, ka šūnas SEI plēve nepaaugstināsies līdz izšķīšanas temperatūrai un, protams, neradīsies termiska noplūde.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 17. marts
