1. Zpomalovač hoření elektrolytu
Elektrolytické zpomalovače hoření jsou velmi účinným způsobem, jak snížit riziko tepelného úniku baterií, ale tyto zpomalovače hoření mají často vážný dopad na elektrochemický výkon lithium-iontových baterií, takže je v praxi obtížné je použít. Aby se tento problém vyřešil, bude tým YuQiao [1] z Kalifornské univerzity v San Diegu metodou balení kapslí zpomalovat hoření DbA (dibenzylamin) uložený ve vnitřku mikrokapsle, rozptýlený v elektrolytu, v normální časy nebudou mít vliv na výkon lithium-iontových baterií, ale když jsou články zničeny vnější silou, jako je vytlačování, zpomalovače hoření v těchto kapslích se pak uvolní, otráví baterii a způsobí její selhání, čímž ji upozorní k tepelnému útěku. V roce 2018 YuQiaoův tým [2] znovu použil výše uvedenou technologii s použitím ethylenglykolu a ethylendiaminu jako retardérů hoření, které byly zapouzdřeny a vloženy do lithium-iontové baterie, což vedlo k 70% poklesu maximální teploty lithium-iontové baterie během test pin pin, což výrazně snižuje riziko tepelné kontroly lithium-iontové baterie.
Výše uvedené metody jsou samozničující, což znamená, že jakmile se použije retardér hoření, zničí se celá lithium-iontová baterie. Nicméně tým AtsuoYamady na univerzitě v Tokiu v Japonsku [3] vyvinul elektrolyt zpomalující hoření, který neovlivní výkon lithium-iontových baterií. V tomto elektrolytu byla jako lithná sůl použita vysoká koncentrace NaN(SO2F)2(NaFSA) nebo LiN(SO2F)2(LiFSA) a do elektrolytu byl přidán běžný samozhášecí trimethylfosfát TMP, který výrazně zlepšil tepelnou stabilitu lithium-iontové baterie. A co víc, přidání retardéru hoření neovlivnilo výkon cyklu lithium-iontové baterie. Elektrolyt lze použít pro více než 1000 cyklů (1200 C/5 cyklů, 95% zachování kapacity).
Vlastnosti zpomalující hoření lithium-iontových baterií prostřednictvím přísad je jedním ze způsobů, jak upozornit lithium-iontové baterie na přehřátí mimo kontrolu. Někteří lidé také nacházejí nový způsob, jak se pokusit upozornit na výskyt zkratu v lithium-iontových bateriích způsobený vnějšími silami z kořene, aby dosáhli účelu odstranění dna a zcela eliminovali výskyt tepla mimo kontrolu. Vzhledem k možnému prudkému dopadu používaných lithium-iontových baterií GabrielM.Veith z Oak Ridge National Laboratory ve Spojených státech navrhl elektrolyt se smykovým zahušťováním [4]. Tento elektrolyt využívá vlastnosti nenewtonských kapalin. V normálním stavu je elektrolyt kapalný. Při náhlém nárazu se však stane pevným, stane se extrémně silným a dokonce může dosáhnout efektu neprůstřelnosti. Od kořene upozorňuje na riziko tepelného úniku způsobeného zkratem v baterii, když se napájecí lithium-iontová baterie srazí.
2. Struktura baterie
Dále se podíváme na to, jak přivést brzdy na tepelný útěk z úrovně článků baterie. V současné době je problém tepelného úniku zvažován při konstrukčním návrhu lithium-iontových baterií. Například v horním krytu baterie 18650 je obvykle přetlakový ventil, který může při tepelném úniku včas uvolnit nadměrný tlak uvnitř baterie. Za druhé, v krytu baterie bude materiál PTC s kladným teplotním koeficientem. Když teplota tepelného úniku vzroste, odpor materiálu PTC se výrazně zvýší, aby se snížil proud a snížilo se vytváření tepla. Kromě toho by při návrhu struktury jediné baterie měla být také zohledněna konstrukce proti zkratu mezi kladným a záporným pólem, upozornění kvůli nesprávné obsluze, kovovým zbytkům a dalším faktorům vedoucím ke zkratu baterie, což způsobuje bezpečnostní nehody.
Při druhém návrhu v bateriích se musí použít bezpečnější membrána, jako je automatické uzavření pórů třívrstvého kompozitu při vysoké teplotě membrány, ale v posledních letech, se zlepšováním hustoty energie baterie, tenká membrána pod trendem třívrstvá kompozitní membrána postupně zastarala, nahradil ji keramický povlak membrány, keramický povlak slouží k podpoře membrány, snižuje kontrakci membrány při vysokých teplotách, zlepšuje tepelnou stabilitu lithium-iontové baterie a snižuje riziko vzniku tepelný únik lithium-iontové baterie.
3. Tepelná bezpečnost baterie
Při použití se lithium-iontové baterie často skládají z desítek, stovek nebo dokonce tisíců baterií prostřednictvím sériového a paralelního připojení. Například baterie Tesla ModelS se skládá z více než 7 000 baterií 18650. Pokud jedna z baterií ztratí tepelnou kontrolu, může se rozšířit v baterii a způsobit vážné následky. Například v lednu 2013 vzplála lithium-iontová baterie japonské společnosti Boeing 787 v Bostonu ve Spojených státech. Podle vyšetřování Národního úřadu pro bezpečnost dopravy způsobila čtvercová lithium-iontová baterie 75 Ah v sadě baterií tepelný únik sousedních baterií. Po incidentu Boeing požadoval, aby byly všechny bateriové sady vybaveny novými opatřeními, která by zabránila nekontrolovanému šíření tepla.
Aby se zabránilo šíření tepelného úniku uvnitř lithium-iontových baterií, AllcellTechnology vyvinula tepelně únikový izolační materiál PCC pro lithium-iontové baterie na bázi materiálů s fázovou změnou [5]. Materiál PCC vyplněný mezi monomerní lithium-iontovou baterií, v případě normální práce lithium-iontové baterie může baterie v teple rychle projít materiálem PCC ven z baterie, když dojde k tepelnému úniku v lithium-iontové baterii baterie, materiál PCC svým vnitřním tavením parafínového vosku absorbuje velké množství tepla, zabraňuje dalšímu nárůstu teploty baterie, čímž varuje před vnitřním rozptylem tepla mimo kontrolu. V testu bodnutím špendlíkem nakonec tepelný únik jedné baterie v sadě baterií skládající se ze 4 a 10 řetězců 18650 bateriových sad bez použití materiálu PCC nakonec způsobil tepelný únik 20 baterií v sadě baterií, zatímco tepelný únik jedné baterie v bateriové sadě vyrobené z PCC materiálu nezpůsobila tepelný únik jiných bateriových sad.
Čas odeslání: 25. února 2022