Sicurezza e soluzioni di Ion Lithium Power Pack

Oltre ai prezzi costosi, all'autonomia ridotta e all'insufficiente infrastruttura di ricarica e commutazione, la sicurezza dell'alimentatore agli ioni di litio è una delle principali preoccupazioni per i clienti e gli esperti durante lo sviluppo di nuovi veicoli energetici. Questo problema ha anche un impatto sulla promozione dell'energia del pacco batterie agli ioni di litio. La chiave per gestire la sicurezza della batteria agli ioni di litio di alimentazione è la creazione di elettroliti a prova di cortocircuito, sovraccarico, fuga termica, combustione e non infiammabili.

Ⅰ. Il meccanismo del comportamento pericoloso dell'alimentatore agli ioni di litio

1. Oltre ai normali eventi di carica e scarica, il pacco batteria agli ioni di litio contiene diverse possibili reazioni collaterali esotermiche. Queste reazioni collaterali esotermiche vengono avviate facilmente quando la temperatura della batteria agli ioni di litio dell'ups o la tensione di carica è troppo elevata.

2. Importanti effetti collaterali del surriscaldamento della batteria agli ioni di litio includono: a temperature superiori a 130°C, il rivestimento SEI si decompone, causando la disintegrazione dell'elettrolita e il rilascio di notevoli quantità di calore nella superficie esposta del catodo a carbone altamente attivo. Nel frattempo, la temperatura della batteria agli ioni di litio in ups aumenta. Questa è la fonte della fuga termica della batteria.

3. La rottura termica esotermica dello stato di carica dell'elettrodo positivo, insieme alla successiva decomposizione dell'elettrolita guidata dall'ossigeno attivo, ha aumentato l'accumulo di calore all'interno della batteria agli ioni di litio dell'ups, favorendo la fuga termica.

4. La degradazione termica dell'elettrolita provoca la decomposizione esotermica dell'elettrolita, causando un aumento più rapido della temperatura della batteria, in modo che il legante della batteria agli ioni di litio reagisca con l'elettrodo negativo altamente reattivo. La reazione tra LixC6 e PVDF inizia a circa 240°C, con una temperatura di picco di 290°C e un calore di reazione di 1500 J/g. La degradazione ossidativa dell'elettrolita organico e lo sviluppo di piccole molecole organiche di gas, che provocano un aumento della pressione interna e della temperatura della batteria, sono le principali reazioni secondarie al sovraccarico.

5. Quando la velocità di generazione del calore della reazione laterale esotermica supera la velocità di dissipazione del calore dell'alimentatore agli ioni di litio, la temperatura interna della batteria aumenta rapidamente ed entra in uno stato di autoriscaldamento incontrollabile, denominato fuga termica, che porta alla batteria combustione. Più lenta è la dissipazione del calore, maggiore è la produzione di calore di una batteria più spessa e più grande e più è probabile che crei problemi di sicurezza.

Ⅱ. Fattori che causano un comportamento pericoloso dell'alimentatore agli ioni di litio

Le seguenti tre circostanze sono le cause più comuni di cortocircuiti:

1) polvere conduttiva della superficie del diaframma dell'alimentatore agli ioni di litio, disallineamento dell'elettrodo positivo e negativo, sbavatura dell'elettrodo, distribuzione non uniforme dell'elettrolita e altri fattori di processo;

2) impurità metalliche nel materiale;

3) carica a bassa temperatura, carica ad alta corrente, decadimento troppo rapido delle prestazioni dell'elettrodo negativo con conseguente precipitazione del litio sulla superficie dell'elettrodo negativo, vibrazione o collisione e altri processi di applicazione.

Esistono altri problemi di sovraccarico, tra cui il sovraccarico locale di un alimentatore agli ioni di litio indotto dalla carica a corrente elevata, il sovraccarico locale causato da un rivestimento dell'elettrodo e dalla distribuzione dell'elettrolita non uniformi e fattori di sovraccarico come il rapido deterioramento delle prestazioni positive dell'elettrodo.

Ⅲ. Precauzioni di sicurezza nella commercializzazione dell'alimentatore agli ioni di litio

Per la sicurezza dell'alimentatore agli ioni di litio, poiché la rottura termica del materiale del catodo è solo una parte della reazione di fuga termica, la batteria agli ioni di litio con fosfato di ferro non è completamente sicura da un punto di vista teorico. Le batterie di grande capacità installate nelle auto dovrebbero essere prudenti.

In secondo luogo, a causa della probabilità di rilevamento della batteria, non è possibile garantire che anche l'alimentatore agli ioni di litio che supera i test di sicurezza sia completamente sicuro. Le batterie che sono state sottoposte a ricarica a bassa temperatura, così come i moduli e i pacchi batteria, devono essere tutti valutati per la sicurezza dopo un determinato numero di settimane di cicli completi di carica e scarica.

Inoltre, i produttori cercano di mantenere la temperatura ambiente dell'alimentatore agli ioni di litio il più possibile nell'intervallo di 2045°C durante l'uso dell'alimentatore, il che non solo migliora la durata e l'affidabilità della batteria, ma previene anche cortocircuiti circuito e problemi di instabilità termica ad alta temperatura causati dalla precipitazione di litio a bassa temperatura.