Ucieczka termiczna:-łańcuchy reakcji samonagrzewania i kluczowe czynniki wyzwalające
Ucieczka termiczna wogniwa litowo-jonowe-reprezentuje samowystarczalną-pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego napędzaną egzotermicznymi łańcuchami reakcji. Wraz ze wzrostem temperatury wewnętrznej wyzwalane są wtórne reakcje egzotermiczne, uwalniające dodatkowe ciepło, które jeszcze bardziej podnosi temperaturę i aktywuje poważniejsze reakcje chemiczne. To nasilające się zjawisko-samonagrzewania, jeśli nie zostanie opanowane, nieuchronnie prowadzi do katastrofalnych awarii, w tym intensywnych pożarów lub eksplozji.
Ten niebezpieczny proces wynika z trzech głównych rodzajów nadużyć: nadużyć mechanicznych (np. przebicia gwoździami, silnego uderzenia lub zmiażdżenia), nadużyć elektrycznych (takich jak przeładowanie, nadmierne-rozładowanie lub zewnętrzne zwarcia) i nadużyć termicznych (narażenie na wysokie temperatury otoczenia lub awarie układu chłodzenia). Wśród nich zwarcia wewnętrzne pozostają najbardziej subtelnym i niebezpiecznym rodzajem awarii, ponieważ lokalne defekty często omijają standardowe wykrywanie, dopóki nie rozpocznie się niekontrolowane wytwarzanie ciepła.
Trzy-ścieżka degradacji w ogniwach litowych-jonowych
Postęp w kierunku niekontrolowanej temperatury przebiega w trzech różnych progach temperatury. Faza początkowa rozpoczyna się w temperaturze około 90–120 stopni od rozkładu warstwy międzyfazy stałego elektrolitu (SEI). Rozkład ten uwalnia ciepło i eksponuje reaktywną powierzchnię anody bezpośrednio na elektrolit organiczny, przyspieszając podstawową niestabilność termiczną w strukturze ogniwa.
W drugim etapie (120–200 stopni) odsłonięta anoda reaguje energicznie z elektrolitem, podczas gdy separator zaczyna się topić (separatory polietylenowe zwykle zapadają się w pobliżu 130 stopni). Awaria ta prowadzi do powszechnych zwarć wewnętrznych i szybkiego wzrostu rezystancji wewnętrznej.
Powyżej 200 stopni następuje trzeci etap: materiały katod rozkładają się i uwalniają tlen, wywołując gwałtowne reakcje spalania z elektrolitem. Przejściowa moc cieplna w tej krytycznej fazie może natychmiast osiągnąć poziom kilowatów.
BMS Wczesne ostrzeganie i systemowe-Strategie bezpieczeństwa na poziomie
Aby ograniczyć to ryzyko, systemy zarządzania akumulatorami (BMS) opierają się na monitorowaniu-w czasie rzeczywistym określonych charakterystycznych parametrów. Do wskaźników wykrywania rdzenia zaliczają się nagłe spadki napięcia, ciśnienie wytwarzania gazu i gwałtowny wzrost temperatury. Zidentyfikowanie tych wczesnych wskaźników zapewnia niezbędny czas na wydanie ostrzeżeń dotyczących bezpieczeństwa, zanim propagacja ciepła rozprzestrzeni się w całym module.