Бүгінгі таңда әртүрлі автомобиль компаниялары литий батареяларын қуатты батареяларда кеңінен пайдалануда, және энергия тығыздығы артып келеді, бірақ адамдар әлі де қуатты батареялардың қауіпсіздігіне алаңдайды, және бұл батареялардың қауіпсіздігіне жақсы шешім емес. Жылулық қашу қуатты батарея қауіпсіздігінің негізгі зерттеу нысаны болып табылады және оған назар аудару керек.
Алдымен, жылулық ағып кету деген не екенін түсінейік. Жылулық ағып кету - бұл әртүрлі триггерлер тудыратын тізбекті реакция құбылысы, нәтижесінде батареядан қысқа уақыт ішінде көп мөлшерде жылу мен зиянды газдар бөлінеді, бұл тіпті батареяның өртеніп, жарылуына әкелуі мүмкін. Жылулық ағып кетудің көптеген себептері бар, мысалы, қызып кету, шамадан тыс зарядтау, ішкі қысқа тұйықталу, соқтығысу және т.б. Батареяның жылулық ағып кетуі көбінесе батарея ұяшығындағы теріс SEI қабықшасының ыдырауынан басталады, содан кейін диафрагманың ыдырауы және балқуы нәтижесінде теріс электрод пен электролит пайда болады, содан кейін оң электрод пен электролиттің ыдырауы жүреді, осылайша үлкен көлемді ішкі қысқа тұйықталуды тудырады, электролиттің жануына әкеледі, содан кейін ол басқа ұяшықтарға таралады, бұл ауыр жылулық ағып кетуіне әкеледі және бүкіл батарея блогының өздігінен жануына мүмкіндік береді.
Жылулық ағып кетудің себептерін ішкі және сыртқы себептерге бөлуге болады. Ішкі себептер көбінесе ішкі қысқа тұйықталудан болады; сыртқы себептер механикалық зақымданудан, электрлік зақымданудан, жылулық зақымданудан және т.б. болады.
Батареяның оң және теріс терминалдары арасындағы тікелей жанасу болып табылатын ішкі қысқа тұйықталу жанасу дәрежесі мен кейінгі реакция бойынша айтарлықтай өзгереді. Әдетте механикалық және термиялық теріс пайдаланудан туындаған үлкен ішкі қысқа тұйықталу жылу шығынын тікелей тудырады. Керісінше, өздігінен пайда болатын ішкі қысқа тұйықталу салыстырмалы түрде аз болады және ол шығаратын жылу соншалықты аз, сондықтан ол бірден жылу шығынын тудырмайды. Ішкі өзіндік даму әдетте өндірістік ақауларды, батареяның қартаюынан туындаған әртүрлі қасиеттердің нашарлауын, мысалы, ішкі кедергінің артуын, ұзақ мерзімді жеңіл дұрыс пайдаланбаудан туындаған литий металл шөгінділерін және т.б. қамтиды. Уақыт жинақталған сайын, мұндай ішкі себептерден туындаған ішкі қысқа тұйықталу қаупі біртіндеп артады.
Механикалық теріс пайдалану дегеніміз - литий батареясының мономері мен батарея блогының сыртқы күштің әсерінен деформациясын және оның әртүрлі бөліктерінің салыстырмалы түрде ығысуын білдіреді. Электр элементіне қарсы негізгі формаларға соқтығысу, экструзия және тесілу жатады. Мысалы, көлік құралының жоғары жылдамдықпен тиген бөгде зат батареяның ішкі диафрагмасының құлауына тікелей әкелді, бұл өз кезегінде батарея ішінде қысқа тұйықталуды тудырды және қысқа мерзім ішінде өздігінен жануды тудырды.
Литий батареяларын электрлік теріс пайдалану әдетте сыртқы қысқа тұйықталу, шамадан тыс зарядтау, шамадан тыс разрядтау сияқты бірнеше түрді қамтиды, бұл көбінесе шамадан тыс зарядтаудан жылулық үзіліске айналуы мүмкін. Сыртқы қысқа тұйықталу қысымы дифференциалды екі өткізгіш ұяшықтың сыртына қосылған кезде пайда болады. Батарея блоктарындағы сыртқы қысқа тұйықталу көлік құралдарының соқтығысуынан, суға батырылудан, өткізгіштің ластануынан немесе техникалық қызмет көрсету кезінде электр тогының соғуынан туындаған деформациядан туындауы мүмкін. Әдетте, сыртқы қысқа тұйықталудан бөлінетін жылу батареяны қыздырмайды, керісінше, тесілуден. Сыртқы қысқа тұйықталу мен жылулық үзіліс арасындағы маңызды байланыс - температураның қызып кету нүктесіне жетуі. Сыртқы қысқа тұйықталудан пайда болған жылу жақсы таралмаған кезде батарея температурасы көтеріледі және жоғары температура жылулық үзіліске әкеледі. Сондықтан, қысқа тұйықталу тогын өшіру немесе артық жылуды тарату сыртқы қысқа тұйықталудың одан әрі зақымдануын болдырмау жолдары болып табылады. Энергияға толы болғандықтан, шамадан тыс зарядтау электрлік теріс пайдаланудың ең үлкен қауіптерінің бірі болып табылады. Жылу мен газдың пайда болуы - шамадан тыс зарядтау процесінің екі кең таралған ерекшелігі. Жылулықтың пайда болуы омдық жылу мен жанама реакциялардан туындайды. Біріншіден, литий дендриттері литийдің шамадан тыс енуіне байланысты анод бетінде өседі.
Термиялық ағып кетуден қорғау шаралары:
Өздігінен пайда болатын жылу кезеңінде ядроның жылу ағып кетуін тежеу үшін бізде екі нұсқа бар, біріншісі - ядроның материалын жақсарту және жаңарту, жылу ағып кетуінің мәні негізінен оң және теріс электрод материалдары мен электролиттің тұрақтылығында жатыр. Болашақта біз катод материалын жабу, модификациялау, біртекті электролит пен электродтың үйлесімділігі және ядроның жылу өткізгіштігін жақсарту саласында да жоғары жетістіктерге жетуіміз керек. Немесе жалынға төзімділік әсерін ойнау үшін жоғары қауіпсіздігі бар электролитті таңдаңыз. Екіншіден, тиімді жылу басқару шешімдерін қабылдау қажет (PTC салқындатқыш жылытқышы/ PTC ауа жылытқышы) Литий-ионды батареяның температурасының көтерілуін басу үшін сырттан әсер етеді, осылайша ұяшықтың SEI қабықшасы еру температурасына дейін көтерілмейді және әрине, жылулық ағып кету болмайды.
Жарияланған уақыты: 17 наурыз 2023 ж.
