Fel y ffynhonnell pŵer graidd ar gyfer dyfeisiau electronig modern a cherbydau trydan, mae batris ïon lithiwm yn cael eu defnyddio'n eang mewn ffonau smart, cerbydau trydan (EVs), a cherbydau trydan ysgafn personol (PLEVs) fel e-sgwteri ac e{{-feiciau. Er gwaethaf eu manteision o ddwysedd ynni uchel, bywyd beicio hir, a gwefru cyflym, mae rhediad thermol (TR) yn parhau i fod yn berygl diogelwch mwyaf difrifol batris ïon lithiwm. Pan fydd tymheredd y batri yn uwch na throthwy critigol (fel arfer 150-180 gradd), mae'n sbarduno cylch hunan-wresogi na ellir ei reoli, gan ryddhau llawer iawn o wres a nwyon gwenwynig, gan arwain at danau neu hyd yn oed ffrwydradau.
Gyda damweiniau tân batri PLEV yn digwydd yn aml, mae wedi dod yn arbennig o frys i ddeall y mecanwaith rhedeg i ffwrdd thermol yn ddwfn a chymryd mesurau ataliol. Bydd yr erthygl hon yn cynnal dadansoddiad systematig o'r mecanwaith i'r datrysiadau.
I. Nodweddion Hanfodol Rhediad Thermol
Adwaith cemegol cadwyn yw rhediad thermol sy'n digwydd pan fydd y gyfradd cynhyrchu gwres y tu mewn i batri ïon lithiwm yn fwy na'i gapasiti afradu gwres, gyda'r nodwedd o hunan-cynnal cyflymiad nes bod yr holl ddeunyddiau hylosg yn y batri yn cael eu bwyta. Mae ei amlygiadau craidd yn cynnwys:
1. Cynnydd Tymheredd Afreolus
- Trothwy sbardun: Mae adweithiau ecsothermig yn digwydd rhwng deunyddiau electrolyte ac electrod ar 150-180 gradd.
- Cyfradd codi tymheredd: Gall y gwres a ryddheir gan yr adwaith achosi i'r tymheredd esgyn uwchlaw 1000 gradd.
- Risg lluosogi: Gall tymheredd uchel achosi ymlediad thermol mewn celloedd batri cyfagos.
2. Ffrwydrad Nwy ac Ymrwymiad Cregyn
- Cyfansoddiad nwy: Mae dadelfeniad electrolyte yn cynhyrchu nwyon fflamadwy a gwenwynig fel hydrogen a charbon monocsid.
- Crynhoad pwysau: Mae cynnydd sydyn ym mhwysau mewnol y gragen wedi'i selio yn arwain at rwyg.
- Trychinebau eilaidd: Gall nwyon ffrwydrol ffrwydro wrth ddod ar draws gwreichion.
3. Rhyddhau Tân a Nwy Gwenwynig
- Nodweddion hylosgi: Mae tymheredd y fflam yn uwch na 1000 gradd, ac mae deunyddiau catod yn dadelfennu i ryddhau ocsigen sy'n cefnogi hylosgiad.
- Mae'r dull diffodd tân mygu traddodiadol yn aneffeithiol, sy'n gofyn am reolaeth oeri barhaus.
- Allyriadau gwenwynig: Rhyddhau nwyon cyrydol fel asid hydrofluorig (HF), sy'n niweidio'r llwybr anadlol.
4. Mecanwaith Lluosogi Thermol
II. Dadansoddiad o Bedair Ffactor Sbarduno ar gyfer Rhedeg i Ffwrdd â Thermol
1. Cam-drin Mecanyddol
- Gwrthdrawiad a thyllu: Mae grymoedd allanol yn achosi difrod gwahanydd, gan arwain at gylchedau byr mewnol (ee, e-damweiniau cwympiadau cerbydau).
- Blinder dirgrynu: Mae dirgryniad parhaus yn achosi -graciau micro mewn electrodau, gan gynyddu'r risg o orboethi lleol.
- Awgrymiadau amddiffyn peirianyddol: Yn nyluniad strwythurol modiwlau batri, gall defnyddio cysylltiadau stribedi copr UDRh cryfder uchel wella sefydlogrwydd mecanyddol a lleihau difrod micro a achosir gan ddirgryniad.
2. Cam-drin Trydanol
- Mae gor-godi tâl neu or-ollwng yn achosi dirywiad yn y strwythur mewnol
- Overcharging (>4.2V/cell): Mae platio lithiwm ar yr anod yn ffurfio dendritau sy'n treiddio i'r gwahanydd.
- Dros{0}}yn rhyddhau (<2.5V/cell): Dissolution of copper current collectors leads to internal short circuits.
- Methiant BMS: Mae'r system rheoli batri yn camweithio ac ni all atal cyflyrau annormal.
3. Cam-drin Thermol
- Tymheredd amgylchynol uchel: Mae batris yn agored i amgylcheddau uwch na 60 gradd (ee, y tu mewn i gerbydau o dan olau haul dwys).
- Dim digon o afradu gwres: Mae batris mewn modiwlau wedi'u pentyrru'n rhy ddwys, gan achosi cronni gwres.
- Diffygion rheoli thermol: Diffyg cynllun llwybr afradu gwres effeithiol.
4. Diffygion Gweithgynhyrchu
- Amhureddau metel: Mae gronynnau metel maint micron sy'n weddill yn y broses gynhyrchu yn treiddio i'r gwahanydd.
- Diffygion gwahanydd: Mae cotio anwastad yn arwain at fethiant inswleiddio lleol.
- Celloedd israddol: Nid oes gan fatris ffug falfiau diogelwch (CID) ac amddiffyniad cyfernod tymheredd positif (PTC).
Ⅲ.Thermal Runaway System Technoleg Atal
1. Gwelliannau mewn Dyluniad Rheolaeth Thermol
- Rhwystrau inswleiddio thermol: Defnyddir haenau ceramig / deunyddiau aerogel i ohirio lluosogi thermol.
- Systemau oeri: EVs: Piblinellau cylchrediad oeri hylif; PLEVs: sinciau gwres gwell + dyluniad oeri aer.
- Optimeiddio strwythurol: Ar lefel y modiwl, gall gosodiad rhesymol o stribedi copr UDRh dargludedd thermol uchel sefydlu llwybrau afradu gwres ochrol effeithlon, a'u cyfuno â deunyddiau newid cyfnod i wella cydbwysedd thermol.
2. System Rheoli Batri Deallus (BMS)
- Monitro triphlyg:-canfod foltedd, cerrynt a thymheredd mewn amser real.
- Amddiffyniad gweithredol: Torri i ffwrdd yn awtomatig ar gyfer codi gormod/dros-ryddhau; Cydbwyso folteddau celloedd yn ddeinamig.
- Mecanwaith rhybudd cynnar: Trosglwyddiad diwifr o signalau larwm annormal.
3. Deunyddiau sy'n Gynhenid Ddiogel
Cymhariaeth o wahanol ddeunyddiau batri
4. Mesurau Diogelu ochr Defnyddiwr
- Manylebau codi tâl: Defnyddiwch chargers gwreiddiol; Osgoi codi tâl dros nos; Cynnal lefel codi tâl rhwng 20%-80%.
- Gofynion storio: Amgylchedd oer ac awyru, i ffwrdd o sylweddau fflamadwy.
- Adnabod annormaledd: Rhowch y gorau i'w ddefnyddio ar unwaith pan ganfyddir chwydd neu arogl rhyfedd.
Ⅳ. Technolegau Monitro - sydd ar flaen y gad
- Safonau rheoleiddio: Gorfodi ardystiadau diogelwch fel UL 2271 ac IEC 62619.
- Cyfrifoldebau gwneuthurwr: Sefydlu system olrhain celloedd; Dileu cylchrediad batris israddol.
- Arloesedd technolegol: Hyrwyddo technoleg terfynell weldio laser i sicrhau dibynadwyedd cysylltiadau trydanol a lleihau gorgynhesu lleol a achosir gan wrthwynebiad cyswllt.
Ⅴ.Casgliad
Gyda datblygiad cyflym diwydiannau cludo trydan a storio ynni, mae atal rhediad thermol batri lithiwm yn gofyn am gydweithrediad aml-dimensiwn mewn ymchwil a datblygu deunydd, dylunio peirianneg, ac addysg defnyddwyr. Trwy optimeiddio dyluniadau rheoli thermol (fel cynlluniau dargludiad gwres stribedi copr yr UDRh), poblogeiddio systemau BMS deallus, a hyrwyddo systemau cemegol diogel fel LFP, gallwn adeiladu ecosystem storio ynni fwy dibynadwy.
