Do sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện năng lượng mới, ngành công nghiệp pin lithium-ion năng lượng cũng thu hút nhiều sự chú ý. Pin lithium-ion nguồn là nguồn năng lượng cung cấp nguồn năng lượng cho các công cụ và chủ yếu đề cập đến pin lưu trữ cung cấp năng lượng cho ô tô điện, tàu điện, xe đạp điện và xe golf.

Hội thảo Công nghệ An toàn Pin Li-ion Quốc gia đầu tiên do Đại học Thanh Hoa tổ chức đã được tổ chức tại Bắc Kinh. Cuộc họp này tập trung vào vấn đề thoát nhiệt của pin lithium-ion điện (chủ yếu là thoát nhiệt ở nhiệt độ cao), thảo luận về các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến độ an toàn của pin và cách cải thiện hơn nữa các phương tiện kỹ thuật và biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn cho pin lithium-ion. Giáo sư Ouyang Minggao của Đại học Thanh Hoa đã phân tích ba nguyên nhân gây ra hiện tượng thoát nhiệt của pin lithium-ion tại cuộc họp và đưa ra một số giải pháp cũng như đề xuất.

kích hoạt nhiệt

Nói chung, cái gọi là cảm ứng nhiệt là môi trường nhiệt độ cao bên ngoài, bao gồm lửa bên ngoài, khả năng tản nhiệt của pin kém, v.v. Ở nhiệt độ bên ngoài cao, do đặc điểm cấu trúc của pin lithium-ion, màng SEI, chất điện phân, vv sẽ trải qua các phản ứng phân tích. Các chất phân tích trong chất điện phân cũng sẽ phản ứng với các điện cực dương và âm, và màng tế bào sẽ tan chảy để phân tích. Các phản ứng khác nhau dẫn đến một số lượng lớn Sự xuất hiện của nhiệt. Sự nóng chảy của màng ngăn gây ra đoản mạch bên trong và giải phóng năng lượng điện làm tăng quá trình xử lý nhiệt. Việc sử dụng phá hoại tích lũy và củng cố lẫn nhau này dẫn đến sự phá vỡ màng chống cháy nổ của tế bào pin, đẩy chất điện phân ra ngoài và xảy ra cháy và cháy.

Dữ liệu thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ của pin đạt 135°C, màng ngăn bắt đầu nóng chảy và điện áp giảm xuống; điện áp pin ở 150°C giảm nhanh chóng; khi nhiệt độ lên tới 245°C, màng ngăn sẽ sụp đổ hoàn toàn và pin sẽ bốc cháy.

Về vấn đề này, các nhà sản xuất có thể giải quyết hai khía cạnh là thiết kế pin và hệ thống quản lý pin bMS. Từ góc độ thiết kế pin, các vật liệu có thể được phát triển để bảo vệ chống lại sự thoát nhiệt và ngăn chặn phản ứng của sự thoát nhiệt; từ góc độ quản lý pin, các phạm vi nhiệt độ khác nhau có thể được dự đoán có nghĩa là các mức độ an toàn khác nhau, để thực hiện các cảnh báo phân cấp.

Hiện tại, pin lithium-ion của xe điện trên thị trường đều có hệ thống quản lý nhiệt, sử dụng các phương pháp làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng nước để tản nhiệt từ pin. Những người dùng có liên quan nên bắt đầu loại bỏ các tác nhân gây nhiệt khỏi thói quen sử dụng của họ, chẳng hạn như bảo vệ xe khỏi ánh nắng trực tiếp và không đặt vật liệu dễ cháy trong xe, đồng thời luôn có bình chữa cháy trên xe để loại bỏ các yếu tố gây cháy tự phát. Ngoài ra, hãy luôn chú ý đến thông tin nhiệt độ pin trên bảng đồng hồ hoặc màn hình điều khiển trung tâm. Nói chung, nhiệt độ hoạt động của pin nằm trong khoảng từ 40°C đến 50°C. Bất cứ điều gì cao hơn hoặc thấp hơn phạm vi nhiệt độ này đều không có lợi cho việc sử dụng pin.

cảm ứng điện hóa
Các tạp chất sản xuất pin, các hạt kim loại, sự giãn nở và co lại của quá trình sạc và xả, quá trình biến đổi lithium, v.v. đều có thể gây ra hiện tượng đoản mạch bên trong. Loại ngắn mạch bên trong này xảy ra từ từ, trong một thời gian rất dài và không biết khi nào nó sẽ mất kiểm soát về nhiệt. Nếu một thử nghiệm được thực hiện, việc xác minh không thể lặp lại. Hiện tại, các chuyên gia trên toàn thế giới vẫn chưa tìm ra quy trình nào có thể lặp lại hiện tượng đoản mạch bên trong do tạp chất gây ra và tất cả đều đang được nghiên cứu.

Để giải quyết vấn đề này, trước tiên hãy cải thiện quy trình sản xuất để giảm tạp chất trong quá trình sản xuất pin. Cần chọn nhà sản xuất pin có chất lượng sản phẩm tốt, thứ hai là đưa ra dự đoán an toàn cho trường hợp đoản mạch bên trong. Trước khi xảy ra hiện tượng thoát nhiệt, cần phải tìm ra monome bị đoản mạch bên trong. Điều này có nghĩa là nếu bạn phải tìm các tham số đặc trưng của monome, bạn có thể bắt đầu với tính nhất quán. Pin không phù hợp và điện trở trong cũng không phù hợp. Miễn là bạn tìm thấy monome có biến thể ở giữa, bạn có thể phân biệt nó. Về chi tiết, mạch tương đương của pin bình thường và mạch tương đương của vi ngắn mạch thực tế giống nhau ở dạng phương trình, ngoại trừ các thông số của pin bình thường và pin ngắn mạch vi mô đã thay đổi. Bạn có thể nghiên cứu các thông số này và xem một số đặc điểm của chúng trong các thay đổi ngắn mạch bên trong.

Một số lượng lớn các ion lithium được nhúng vào điện cực âm của pin được sạc đầy. Sau khi sạc quá mức, kết tủa lithium xảy ra trên tấm điện cực âm và các tinh thể kim loại lithium giống như kim xuất hiện, xuyên qua màng ngăn và gây đoản mạch. Trong hệ thống quản lý pin bMS sẽ có một chiến lược bảo vệ quá tải. Khi hệ thống phát hiện điện áp của ắc quy đạt đến ngưỡng cho phép, mạch sạc sẽ bị ngắt để bảo vệ ắc quy. Mặc dù nhà sản xuất sẽ tiến hành một loạt các phát hiện hiệu suất điện cho bMS trước khi xuất xưởng, nhưng để ngăn ngừa bất kỳ tai nạn nào, người dùng không nên sạc xe điện trong thời gian dài mà chọn thiết bị sạc thông thường để loại bỏ nguy cơ tiềm ẩn do sạc quá mức .

Khuyến khích cơ điện
Va chạm là một cách cơ học điển hình để kích hoạt quá trình thoát nhiệt, nghĩa là làm hỏng pin do va chạm xe hơi. Khi ắc quy bị hỏng, hiện tượng đoản mạch bên trong cũng sẽ gây ra hiện tượng thoát nhiệt, nhưng hiện tượng đoản mạch này khác với đoản mạch do cảm ứng điện hóa. Thiệt hại cơ học thường xảy ra tức thời, tương ứng với các tai nạn bất ngờ trong đời thực, chẳng hạn như va chạm mạnh và lật xe. Việc bóp và bóp đều có thể khiến pin bị chai mạnh và hư hỏng về mặt cơ học trong thời gian ngắn.

Cách để đối phó với tác động (cơ học) gây ra hiện tượng thoát nhiệt là thực hiện tốt thiết kế bảo vệ an toàn cấu trúc của pin. Để đạt được điều này, Giáo sư Ouyang Minggao đã đưa ra bốn lộ trình thiết kế:

1. Thiết kế kết cấu lắp ráp: giá đỡ khung nhựa + kết cấu lắp ráp được thắt chặt trước bằng đai thép và khung cường độ cao;

2. Thiết kế đáng tin cậy: sử dụng đầu nối cách ly rung của bộ pin để giảm rung và mài mòn; tấm nổi đàn hồi để đảm bảo độ tin cậy của kết nối; Thiết kế chống bụi theo phương pháp Ip67;

3. Thiết kế gọn nhẹ chống va chạm: tối ưu hóa cấu trúc CAE chống va chạm; các mô-đun pin nhẹ đáp ứng các yêu cầu về độ bền và hiệu suất khối lượng của hệ thống vỏ vuông là 90%;

4. Công nghệ khóa và định vị bộ pin: sử dụng cơ chế tự khóa giới hạn và khóa đơn để định vị và khóa chính xác bộ pin.

Các chuyên gia tại cuộc họp tin rằng pin xe điện phải đáp ứng các yêu cầu liên quan đến hiệu suất và an toàn, đồng thời xác minh phát hiện an toàn phải đáp ứng phát hiện nhiệt (nguy cơ nhiệt độ cao, ổn định nhiệt, không có chu kỳ quản lý nhiệt, chu kỳ sốc nhiệt, điện trở lan truyền thụ động), phát hiện điện (ngắn mạch, Yêu cầu an toàn đối với quá tải và xả quá mức) và phát hiện cơ học (va chạm, rơi, đâm thủng, lật, ngâm, nghiền). Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là các công ty sản xuất pin lithium-ion có thể ngồi yên và thư giãn. An toàn là vô tận. Cải thiện độ an toàn của xe điện đòi hỏi nỗ lực chung của nhà nước, các tổ chức nghiên cứu khoa học và toàn bộ chuỗi công nghiệp sản xuất pin lithium-ion.

Trong hơn một trăm năm lịch sử phát triển của các phương tiện chạy bằng nhiên liệu, những tai nạn cũng liên tục xảy ra, và những bước thụt lùi là quy luật phát triển của vạn vật. Do đó, đối với các vụ tai nạn khác nhau, các chuỗi công nghiệp xe điện khác nhau không nên đứng yên mà phải kiểm tra và cải thiện các vấn đề và thiếu sót khác nhau của chính họ. Đồng thời, cần nhận ra rằng yêu cầu về an toàn của người tiêu dùng là vô tận và an toàn phải là điều kiện đầu tiên để đáp ứng mọi chức năng.