Zamonaviy elektron qurilmalar va elektr transport vositalari uchun asosiy quvvat manbai sifatida litiy-ion batareyalar smartfonlar, elektr transport vositalari (EV) va e-skuterlar va e-velosipedlar kabi shaxsiy yengil elektr transport vositalarida (PLEV) keng qo‘llaniladi. Yuqori energiya zichligi, uzoq ishlash muddati va tez zaryadlash kabi afzalliklariga qaramay, termal qochib ketish (TR) litiy{4}}ionli batareyalar uchun eng jiddiy xavfsizlik xavfi bo'lib qolmoqda. Batareya harorati kritik chegaradan (odatda 150-180 daraja) oshib ketganda, u boshqarib bo'lmaydigan o'z-o'zini isitish davrini ishga tushiradi va ko'p miqdorda issiqlik va zaharli gazlarni chiqaradi, bu esa yong'in yoki hatto portlashlarga olib keladi.
PLEV batareyasidagi yong'in hodisalarining tez-tez sodir bo'lishi bilan termal qochib ketish mexanizmini chuqur tushunish va profilaktika choralarini ko'rish ayniqsa dolzarb bo'lib qoldi. Ushbu maqolada mexanizmdan tortib echimlargacha tizimli tahlil qilinadi.
I. Termal qochqinning asosiy xususiyatlari
Termal o'chirish zanjirli kimyoviy reaksiya bo'lib, litiy{0}}ionli akkumulyator ichidagi issiqlik hosil bo'lish tezligi uning issiqlik tarqalish qobiliyatidan oshib ketganda, batareyadagi barcha yonuvchi moddalar iste'mol qilinmaguncha- o'z-o'zidan tezlanish xususiyatiga ega. Uning asosiy namoyon bo'lishiga quyidagilar kiradi:
1. Haroratning nazoratsiz ko'tarilishi
- Trigger chegarasi: Ekzotermik reaktsiyalar elektrolitlar va elektrod materiallari o'rtasida 150-180 daraja haroratda sodir bo'ladi.
- Haroratning ko'tarilish tezligi: Reaksiya natijasida chiqarilgan issiqlik haroratning 1000 darajadan oshib ketishiga olib kelishi mumkin.
- Tarqalish xavfi: Yuqori haroratlar qo'shni batareya hujayralarida issiqlik tarqalishiga olib kelishi mumkin.
2. Gazning otilishi va qobiqning yorilishi
- Gaz tarkibi: Elektrolitlarning parchalanishi vodorod va uglerod oksidi kabi yonuvchan va zaharli gazlarni hosil qiladi.
- Bosimning to'planishi: muhrlangan qobiqning ichki bosimining keskin ortishi yorilishga olib keladi.
- Ikkilamchi ofatlar: otilib chiqqan gazlar uchqunlarga duch kelganda portlashi mumkin.
3. Yong'in va zaharli gazning chiqishi
- Yonish xususiyatlari: Olov harorati 1000 darajadan oshadi va katod materiallari yonishni qo'llab-quvvatlaydigan kislorodni chiqarish uchun parchalanadi.
- An'anaviy bo'g'uvchi yong'inni o'chirish usuli samarasiz bo'lib, doimiy sovutish nazoratini talab qiladi.
- Toksik emissiyalar: nafas olish yo'llariga zarar etkazadigan gidroflorik kislota (HF) kabi korroziy gazlarning chiqishi.
4. Issiqlik tarqalish mexanizmi
II. Termal qochish uchun to'rtta induktsiya omilining tahlili
1. Mexanik suiiste'mollik
- To'qnashuv va teshilish: tashqi kuchlar ajratgichning shikastlanishiga olib keladi va bu ichki qisqa tutashuvlarga olib keladi (masalan, e-avtomobilning qulashi).
- Vibratsiyali charchoq: Uzluksiz tebranish elektrodlarda mikro-yorilishlarga olib keladi va mahalliy qizib ketish xavfini oshiradi.
- Muhandislik himoyasi boʻyicha takliflar: Batareya modullarini konstruktiv loyihalashda yuqori quvvatli SMT mis tarmoqli ulanishlaridan foydalanish mexanik barqarorlikni yaxshilash va tebranish natijasida kelib chiqadigan mikro-zararlarni kamaytirish- mumkin.
2. Elektr tokini suiiste'mol qilish
- Haddan tashqari zaryadlash yoki ortiqcha zaryadlash ichki strukturaning yomonlashishiga olib keladi
- Overcharging (>4.2V / hujayra): Anodda lityum qoplamasi ajratgichga kiradigan dendritlarni hosil qiladi.
- Ortiqcha-zaryad qilish (<2.5V/cell): Dissolution of copper current collectors leads to internal short circuits.
- BMS xatosi: Batareyani boshqarish tizimi noto'g'ri ishlaydi va g'ayritabiiy holatlarning oldini olmaydi.
3. Termal suiiste'mol
- Yuqori muhit harorati: Batareyalar 60 darajadan yuqori muhitga ta'sir qiladi (masalan, kuchli quyosh nuri ostida avtomobillar ichida).
- Issiqlik tarqalishining etarli emasligi: modullardagi batareyalar juda zich joylashgan bo'lib, issiqlik to'planishiga olib keladi.
- Issiqlik boshqaruvidagi nuqsonlar: samarali issiqlik tarqalish yo'lini loyihalashning yo'qligi.
4. Ishlab chiqarishdagi nuqsonlar
- Metall aralashmalari: ishlab chiqarish jarayonida qolgan mikron{0}}oʻlchamdagi metall zarralari ajratgichga kirib boradi.
- Separator nuqsonlari: notekis qoplama mahalliy izolyatsiya buzilishiga olib keladi.
- Pastki hujayralar: Soxta batareyalarda xavfsizlik klapanlari (CID) va ijobiy harorat koeffitsienti (PTC) himoyasi yo'q.
Ⅲ.Termal qochoqlarning oldini olish texnologiyasi tizimi
1. Issiqlik boshqaruvi loyihasini takomillashtirish
- Issiqlik izolyatsiyasi to'siqlari: Seramika qoplamalari / aerogel materiallari issiqlik tarqalishini kechiktirish uchun ishlatiladi.
- Sovutish tizimlari: EVs: Suyuq sovutish aylanish quvurlari; PLEV'lar: Kengaytirilgan issiqlik qabul qiluvchilar + havo sovutish dizayni.
- Strukturaviy optimallashtirish: modul darajasida yuqori issiqlik o'tkazuvchanligining oqilona sxemasi SMT mis chiziqlar samarali lateral issiqlik tarqalish yo'llarini o'rnatishi mumkin va issiqlik muvozanatini yaxshilash uchun fazani o'zgartirish materiallari bilan birlashtiriladi.
2. Batareyani boshqarishning aqlli tizimi (BMS)
- Uch marta monitoring: kuchlanish, oqim va haroratni-vaqtda aniqlash.
- Faol himoya: -ortiqcha zaryadlash/ortiqcha zaryadlash- uchun avtomatik uzilish; Hujayra kuchlanishlarini dinamik muvozanatlash.
- Erta ogohlantirish mexanizmi: g'ayritabiiy signal signallarining simsiz uzatilishi.
3. O'z-o'zidan xavfsiz materiallar
Turli xil akkumulyator materiallarini taqqoslash
4. Foydalanuvchi tomonidan{1}}himoya choralari
- Zaryadlash xususiyatlari: Asl zaryadlovchilardan foydalaning; Bir kechada zaryad qilishdan saqlaning; Zaryad darajasini 20% -80% oralig'ida saqlang.
- Saqlash talablari: Salqin va shamollatiladigan muhit, yonuvchan moddalardan uzoqda.
- Anormallikni aniqlash: bo'rtiq yoki o'ziga xos hid topilganda darhol foydalanishni to'xtating.
Ⅳ. Eng soʻnggi{1}}monitoring texnologiyalari
- Normativ standartlar: UL 2271 va IEC 62619 kabi xavfsizlik sertifikatlarini qo'llash.
- Ishlab chiqaruvchining majburiyatlari: Hujayralarni kuzatish tizimini yaratish; Kamroq batareyalarning aylanishini yo'q qiling.
- Texnologik innovatsiyalar: Elektr ulanishlarining ishonchliligini ta'minlash va kontakt qarshiligidan kelib chiqqan mahalliy qizib ketishni kamaytirish uchun lazerli payvandlash terminali texnologiyasini targ'ib qiling.
Ⅴ. Xulosa
Elektr transporti va energiyani saqlash sanoatining jadal rivojlanishi bilan litiy{0}}ionli akkumulyatorlarning termal qochib ketishining oldini olish materiallarni tadqiq qilish va ishlab chiqish, muhandislik dizayni va foydalanuvchilarni oʻqitishda koʻp-oʻlchovli hamkorlikni talab qiladi. Issiqlik boshqaruvi dizaynlarini optimallashtirish (masalan, SMT mis lentasi issiqlik o'tkazuvchanlik sxemalari), aqlli BMS tizimlarini ommalashtirish va LFP kabi xavfsiz kimyoviy tizimlarni targ'ib qilish orqali biz yanada ishonchli energiya saqlash ekotizimini qurishimiz mumkin.
