1. Антыпірэн электраліта
Электралітныя антыпірэны з'яўляюцца вельмі эфектыўным спосабам знізіць рызыку цеплавога ўцёкаў батарэй, але гэтыя антыпірэны часта аказваюць сур'ёзны ўплыў на электрахімічныя характарыстыкі літый-іённых батарэй, таму іх цяжка выкарыстоўваць на практыцы.Каб вырашыць гэтую праблему, каманда YuQiao з Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Сан-Дыега [1] з дапамогай метаду ўпакоўкі капсул будзе выкарыстоўваць вогнеахоўны DbA (дыбензіламін), які захоўваецца ва ўнутранай частцы мікракапсулы, рассыпаны ў электраліце, у Звычайны час не будзе ўплываць на прадукцыйнасць літый-іённых акумулятараў, але калі клеткі разбураюцца знешнімі сіламі, такімі як экструзія, антыпірэны ў гэтых капсулах вызваляюцца, атручваючы батарэю і выклікаючы яе выхад з ладу, тым самым папярэджваючы яе да цеплавога ўцёкаў.У 2018 годзе каманда YuQiao [2] зноў выкарыстала вышэйзгаданую тэхналогію, выкарыстоўваючы этыленгліколь і этылендыямін у якасці антыпірэнаў, якія былі капсуляваны і ўстаўлены ў літый-іённы акумулятар, што прывяло да падзення максімальнай тэмпературы літый-іённага акумулятара на 70% падчас Тэст кантактнага штыфта значна зніжае рызыку цеплавога кантролю літый-іённага акумулятара.
Метады, згаданыя вышэй, з'яўляюцца самаразбуральнымі, што азначае, што пасля выкарыстання антыпірэну ўся літый-іённая батарэя будзе разбурана.Аднак каманда Ацуо Ямады з Такійскага ўніверсітэта ў Японіі [3] распрацавала вогнеахоўны электраліт, які не паўплывае на прадукцыйнасць літый-іённых акумулятараў.У гэтым электраліце высокая канцэнтрацыя NaN(SO2F)2(NaFSA) або LiN(SO2F)2(LiFSA) выкарыстоўвалася ў якасці солі літыя, і ў электраліт быў дададзены звычайны вогнеахоўны трыметылфасфат TMP, што значна палепшыла тэрмічную стабільнасць літый-іённы акумулятар.Больш за тое, даданне антыпірэну не паўплывала на прадукцыйнасць цыклу літый-іённай батарэі.Электраліт можна выкарыстоўваць больш за 1000 цыклаў (1200 C/5 цыклаў, захаванне ёмістасці 95%).
Вогнеахоўныя характарыстыкі літый-іённых акумулятараў праз дабаўкі з'яўляюцца адным са спосабаў папярэдзіць літый-іённыя акумулятары аб бескантрольным награванні.Некаторыя людзі таксама знаходзяць новы спосаб паспрабаваць папярэдзіць узнікненне кароткага замыкання ў літый-іённых батарэях, выкліканае знешнімі сіламі ад кораня, каб дасягнуць мэты выдалення дна і цалкам выключыць з'яўленне бескантрольнага цяпла.У сувязі з магчымым моцным уздзеяннем літый-іённых акумулятараў, якія выкарыстоўваюцца, GabrielM.Veith з Нацыянальнай лабараторыі Ок-Рыджа ў Злучаных Штатах распрацаваў электраліт з уласцівасцямі згушчэння пры зруху [4].Гэты электраліт выкарыстоўвае ўласцівасці неньютоновских вадкасцяў.У звычайным стане электраліт вадкі.Аднак, сутыкнуўшыся з раптоўным ударам, ён стане цвёрдым, стане надзвычай моцным і нават можа дасягнуць эфекту куленепрабівальнага.Ад кораня ён папярэджвае аб рызыцы цеплавога ўцёку, выкліканага кароткім замыканнем у акумулятары, калі сілавы літый-іённы акумулятар сутыкаецца.
2. Структура батарэі
Далей давайце паглядзім, як тармазіць цеплавой ўцёкі з узроўню батарэйных элементаў.У цяперашні час праблема цеплавога ўцёкаў разглядаецца пры канструкцыі літый-іённых акумулятараў.Напрыклад, у верхняй крышцы акумулятара 18650 звычайна маецца клапан скіду ціску, які можа своечасова зняць празмерны ціск у акумулятары пры цеплавым разгоне.Па-другое, у крышцы батарэйнага адсека будзе станоўчы тэмпературны каэфіцыент PTC.Калі тэмпература цеплавога ўцекача павышаецца, супраціў матэрыялу PTC значна ўзрасце, каб паменшыць сілу току і паменшыць вылучэнне цяпла.Акрамя таго, пры распрацоўцы канструкцыі адной батарэі варта таксама ўлічваць канструкцыю супраць кароткага замыкання паміж станоўчым і адмоўным полюсамі, папярэджанне з-за няправільнай працы, рэшткаў металу і іншых фактараў, якія прыводзяць да кароткага замыкання батарэі, выклікаючы няшчасныя выпадкі.
Калі другая канструкцыя ў батарэях, неабходна выкарыстоўваць больш бяспечную дыяфрагму, напрыклад, аўтаматычную закрытую пору трохслаёвага кампазітнага матэрыялу пры высокай тэмпературы дыяфрагмы, але ў апошнія гады, з паляпшэннем шчыльнасці энергіі батарэі, тонкая дыяфрагма пад тэндэнцыяй трохслаёвая кампазітная дыяфрагма паступова састарэла, заменена керамічным пакрыццём дыяфрагмы, керамічным пакрыццём для падтрымкі дыяфрагмы, памяншэннем скарачэння дыяфрагмы пры высокіх тэмпературах, паляпшэннем тэрмічнай стабільнасці літый-іённага акумулятара і зніжэннем рызыкі цеплавой ўцёкі літый-іённай батарэі.
3. Дызайн цеплавой бяспекі акумулятара
Пры выкарыстанні літый-іённыя акумулятары часта складаюцца з дзясяткаў, сотняў ці нават тысяч акумулятараў праз паслядоўнае і паралельнае злучэнне.Напрыклад, акумулятар Tesla ModelS складаецца з больш чым 7000 акумулятараў 18650.Калі адна з батарэй страціць цеплавы кантроль, яна можа распаўсюдзіцца ў акумулятарным блоку і выклікаць сур'ёзныя наступствы.Напрыклад, у студзені 2013 года ў Бостане, ЗША, загарэўся літый-іённы акумулятар японскай кампаніі Boeing 787.Згодна з расследаваннем Нацыянальнага савета па бяспецы на транспарце, квадратная літый-іённая батарэя ёмістасцю 75 Аг у акумулятарным блоку выклікала цеплавы разгон суседніх батарэй.Пасля інцыдэнту Boeing запатрабаваў, каб усе акумулятарныя блокі былі абсталяваны новымі сродкамі для прадухілення некантралюемага распаўсюджвання цяпла.
Для прадухілення распаўсюджвання цеплавога разгону ўнутры літый-іённых акумулятараў кампанія AllcellTechnology распрацавала матэрыял для ізаляцыі цеплавога разгону PCC для літый-іённых акумулятараў на аснове фазавых матэрыялаў [5].Матэрыял PCC, запоўнены паміж мономерным літый-іённым акумулятарам, у выпадку нармальнай працы літый-іённага акумулятара, акумулятар у цяпле можа быць прапушчаны праз матэрыял PCC хутка вонкі акумулятара, калі цеплавы ўцёкі ў літый-іённым акумулятары акумулятары, матэрыял PCC за кошт унутранага плаўлення парафіна паглынае шмат цяпла, прадухіляючы далейшае павышэнне тэмпературы батарэі, такім чынам, папярэджанне аб выхадзе цяпла з-пад кантролю ўнутранай дыфузіі акумулятара.У выпрабаванні шпількай цеплавой разгон адной батарэі ў акумулятарным блоку, які складаецца з 4 і 10 ланцугоў акумулятарных блокаў 18650 без выкарыстання матэрыялу PCC, у канчатковым выніку выклікаў цеплавы разгон 20 батарэй у акумулятарным блоку, у той час як цеплавы разгон адной акумулятар у акумулятарным блоку, зробленым з матэрыялу PCC, не выклікаў цеплавога ўцёку іншых акумулятарных блокаў.
Час публікацыі: 25 лютага 2022 г