Cumu cuntrullà a fuga termica di e batterie di lithium ion

1. Flame retardant di electrolyte

I ritardanti di fiamma elettroliti sò un modu assai efficau per riduce u risicu di fughje termale di e batterie, ma questi ritardanti di fiamma anu spessu un impattu seriu nantu à u funziunamentu elettrochimicu di e batterie di lithium ion, per quessa hè difficiule d'utilizà in pratica. In ordine per scioglie stu prublema, di l 'università di California, San Diego, YuQiao squadra [1] cù u metudu di imballaggio capsule sarà flame retardant DbA (dibenzyl amine) cullucatu in l' internu di u micro capsula, spargugliatu in u electrolyte, in i tempi nurmali ùn avarà micca impattu nantu à u funziunamentu di batterie di ioni di lithium apparsu, ma quandu e cellule da esse distrutte da a forza esterna cum'è l'estrusione, i ritardanti di fiamma in queste capsule sò allora liberati, avvelenendu a bateria è pruvucannu à fallu, alertendu cusì. à a fuga termale. In u 2018, a squadra di YuQiao [2] hà utilizatu di novu a tecnulugia di sopra, utilizendu etilenglicol è etilendiammina cum'è ritardanti di fiamma, chì sò stati incapsulati è inseriti in a batteria di ioni di litiu, risultatu in una calata di 70% in a temperatura massima di a bateria di ioni di litiu durante u 2018. a prova di pin pin, riducendu significativamente u risicu di u cuntrollu termale di a bateria di lithium ion.

I metudi sopra citati sò autodistruttivi, chì significa chì una volta chì u retardante di fiamma hè utilizatu, tutta a bateria di lithium-ion serà distrutta. In ogni casu, a squadra di AtsuoYamada in l'università di Tokyo in Giappone [3] hà sviluppatu un elettrolitu flame retardant chì ùn affetterà micca u funziunamentu di e batterie di lithium-ion. In questu elettrolitu, una alta cuncintrazione di NaN (SO2F) 2 (NaFSA) o LiN (SO2F) 2 (LiFSA) hè stata aduprata cum'è sali di litiu, è un fosfatatu di trimetile ritardante di fiamma TMP hè statu aghjuntu à l'elettrolitu, chì hà migliuratu significativamente a stabilità termica. di a batteria di lithium ion. In più, l'aghjunzione di ritardante di fiamma ùn hà micca affettatu u rendiment di u ciclu di a batteria di ioni di litiu. L'elettrolitu pò esse usatu per più di 1000 cicli (1200 C / 5 cicli, 95% di retenzioni di capacità).

E caratteristiche ritardanti di fiamme di e batterie di lithium ion attraversu l'additivi sò unu di i modi per avvisà e batterie di lithium ion per u calore fora di cuntrollu. Certi pirsuni trovu dinù una nova manera di pruvà à alertà l 'occurrence di cortu circuit in batterie lithium ion causatu da forze esterni da a radica, accussì comu à ghjunghje u scopu di caccià u fondu è eliminà cumplitamenti l 'occurrence di calori fora di cuntrollu. In vista di l'impattu viulente pussibule di e batterie di lithium ion in usu, GabrielM.Veith da u Laboratoriu Naziunale di Oak Ridge in i Stati Uniti hà designatu un elettrolitu cù proprietà d'espessimentu di taglio [4]. Stu elettrolitu utilizeghja e proprietà di fluidi non newtoniani. In u statu normale, l'elettrolitu hè liquidu. Tuttavia, quandu affruntatu cù un impattu bruscu, prisentarà un statu solidu, diventerà estremamente forte, è ancu pò ottene l'effettu di bulletproof. Da a radica, avvisa u risicu di runaway termale causatu da u cortu circuitu in a bateria quandu a batteria di lithium ion colliders.

2. Struttura di batterie

In seguitu, fighjemu a manera di mette i freni nantu à a fuga termica da u livellu di e cellule di a bateria. Attualmente, u prublema di a fuga termale hè stata cunsiderata in u disignu strutturale di batterie di lithium ion. Per esempiu, ci hè di solitu una valvula di rilievu di pressione in a tappa superiore di a batteria 18650, chì pò liberà puntuale a pressione eccessiva in a batteria quandu u fughje termale. Siconda, ci sarà materiale coefficient di temperatura pusitivu PTC in a tappa di a bateria. Quandu a temperatura di runaway termale aumenta, a resistenza di u materiale PTC aumenterà significativamente per riduce u currente è riduce a generazione di calore. In più, in u disignu di a struttura di a batteria unica deve ancu cunsiderà u disignu anti-cortu-circuit trà i poli pusitivi è negativi, alerta per via di misoperation, residui di metalli è altri fattori chì risultatu in un cortu circuitu di batterie, causendu accidenti di sicurezza.

Quandu u sicondu disignu in batterie, deve aduprà u più sicuru u diafragma, cum'è poru chjusu automaticu di compostu di trè strati à alta temperatura u diafragma, ma in l'ultimi anni, cù a migliurà di a densità di l'energia di a bateria, diaframma magre sottu a tendenza di diafragma cumpostu di trè strati hè diventatu gradualmente obsolet, rimpiazzatu da u revestimentu ceramicu di u diafragma, u revestimentu ceramicu à i scopi di supportu di u diafragma, riduce a cuntrazione di u diafragma à alte temperature, migliurà a stabilità termica di a batteria di lithium ion è riduce u risicu di fuga termica di a batteria di lithium ion.

3. Battery pack cuncepimentu di sicurità termichi

In usu, i batterie di lithium sò spessu cumposti da decine, centinaie o ancu millaie di batterie attraversu a serie è a cunnessione parallela. Per esempiu, u pacchettu di batterie di Tesla ModelS hè custituitu da più di 7 000 batterie 18650. Se una di e batterie perde u cuntrollu termale, pò esse sparghje in u pacchettu di batterie è causanu cunsequenze gravi. Per esempiu, in ghjennaghju di u 2013, una batteria di lithium-ion Boeing 787 di una cumpagnia giapponese hà pigliatu u focu in Boston, i Stati Uniti. Sicondu l'inchiesta di u Cunsigliu Naziunale di Sicurezza di u Trasportu, una batteria di ioni di lithium quadrata 75Ah in u pacchettu di batterie hà causatu una fuga termica di e batterie adiacenti. Dopu à l'incidentu, Boeing hà dumandatu chì tutti i pacchetti di batterie sò equipati di novi misure per impedisce a diffusione termica incontrollata.

Per impedisce a furia termale di sparghje in e batterie di ioni di litiu, AllcellTechnology hà sviluppatu un materiale d'isolamentu termicu PCC per e batterie di ioni di litiu basatu in materiali di cambiamentu di fase [5]. Materiale PCC pienu trà a batteria di ioni di litio monomeru, in u casu di u travagliu normale di u pacchettu di batterie di lithium, u pacchettu di bateria in u calore pò esse passatu à traversu u materiale PCC rapidamente à l'esternu di u pacchettu di batteria, quandu a furia termale in ioni di lithium. batterie, u materiale PCC da u so funnu interna cera paraffina assorbe assai di u calore, impediscenu a temperatura di a batterie aumentu di più, cusì alerta à calori fora di cuntrollu in u pacchettu di batterie diffusion internu. In a prova di pinprick, u runaway termicu di una batteria in un pacchettu di batterie custituitu da 4 è 10 corde di pacchetti di batterie 18650 senza l'usu di materiale PCC hà eventualmente causatu u runaway termicu di 20 batterie in u pacchettu di batterie, mentre chì u runaway termicu di unu. batteria in u pacchettu di batterie fattu di materiale PCC ùn hà micca pruvucatu a fuga termica di l'altri batterie.