1. Забавител на горенето на електролит
Електролитните забавители на горенето са много ефективен начин за намаляване на риска от термично изтичане на батериите, но тези забавители на горенето често имат сериозно въздействие върху електрохимичните характеристики на литиево-йонните батерии, така че е трудно да се използват на практика.За да се реши този проблем, от екипа на Калифорнийския университет в Сан Диего, YuQiao [1] с метода на опаковане на капсули ще използва забавящ горенето DbA (дибензил амин), съхраняван във вътрешността на микрокапсулата, разпръснат в електролита, в нормалните времена няма да повлияят на производителността на литиево-йонните батерии, но когато клетките не бъдат унищожени от външна сила, като например екструзия, забавителите на горенето в тези капсули се освобождават, отравяйки батерията и причинявайки повреда, като по този начин я предупреждават до термично бягане.През 2018 г. екипът на YuQiao [2] отново използва горната технология, използвайки етилен гликол и етилендиамин като забавители на горенето, които бяха капсуловани и поставени в литиево-йонната батерия, което доведе до 70% спад на максималната температура на литиево-йонната батерия по време на pin pin тест, което значително намалява риска от термичен контрол на литиево-йонната батерия.
Споменатите по-горе методи са саморазрушаващи се, което означава, че след като се използва забавителят на горенето, цялата литиево-йонна батерия ще бъде унищожена.Въпреки това, екипът на AtsuoYamada от университета в Токио в Япония [3] разработи електролит, забавящ горенето, който няма да повлияе на работата на литиево-йонните батерии.В този електролит е използвана висока концентрация на NaN(SO2F)2(NaFSA) или LiN(SO2F)2(LiFSA) като литиева сол и към електролита е добавен обикновен забавящ горенето триметил фосфат TMP, което значително подобрява термичната стабилност на литиево-йонна батерия.Нещо повече, добавянето на забавител на горенето не е повлияло на производителността на цикъла на литиево-йонната батерия.Електролитът може да се използва за повече от 1000 цикъла (1200 C/5 цикъла, 95% запазване на капацитета).
Характеристиките на забавяне на горенето на литиево-йонните батерии чрез добавки са един от начините да предупредите литиево-йонните батерии да излязат извън контрол.Някои хора също намират нов начин да се опитат да предупредят за появата на късо съединение в литиево-йонни батерии, причинено от външни сили от корена, така че да постигнат целта за премахване на дъното и напълно да премахнат появата на топлина извън контрол.С оглед на възможното силно въздействие на мощните литиево-йонни батерии в употреба, GabrielM.Veith от Oak Ridge National Laboratory в Съединените щати проектира електролит със свойства на сгъстяване при срязване [4].Този електролит използва свойствата на ненютонови течности.В нормално състояние електролитът е течен.Въпреки това, когато се сблъска с внезапен удар, той ще се представи в твърдо състояние, ще стане изключително силен и дори може да постигне ефекта на брониран.От корена, той предупреждава за риска от термично бягство, причинено от късо съединение в батерията, когато захранващата литиево-йонна батерия се сблъска.
2. Структура на батерията
След това нека да разгледаме как да поставим спирачките на термичното бягане от нивото на клетките на батерията.Понастоящем проблемът с топлинното бягане е разгледан при структурния дизайн на литиево-йонни батерии.Например, обикновено има клапан за освобождаване на налягането в горния капак на батерия 18650, който може своевременно да освободи прекомерното налягане вътре в батерията, когато термично избяга.Второ, ще има материал с положителен температурен коефициент PTC в капака на батерията.Когато температурата на топлинния изход се повиши, съпротивлението на PTC материала ще се увеличи значително, за да се намали токът и генерирането на топлина.Освен това при проектирането на структурата на единичната батерия трябва да се вземе предвид и дизайнът против късо съединение между положителния и отрицателния полюс, предупреждение поради неправилна работа, метални остатъци и други фактори, водещи до късо съединение на батерията, причинявайки злополуки.
Когато вторият дизайн в батериите трябва да използва по-сигурната диафрагма, като например автоматично затворени пори от трислоен композит при висока температура на диафрагмата, но през последните години, с подобряването на енергийната плътност на батерията, тънката диафрагма под тенденцията на трислойната композитна диафрагма постепенно е остаряла, заменена от керамично покритие на диафрагмата, керамично покритие за целите на опората на диафрагмата, намаляване на свиването на диафрагмата при високи температури, подобряване на термичната стабилност на литиево-йонната батерия и намаляване на риска от термично бягане на литиево-йонна батерия.
3. Дизайн за термична безопасност на батерията
Когато се използват, литиево-йонните батерии често са съставени от десетки, стотици или дори хиляди батерии чрез последователно и паралелно свързване.Например батерията на Tesla ModelS се състои от повече от 7000 18650 батерии.Ако една от батериите загуби термичен контрол, тя може да се разпространи в батерията и да причини сериозни последствия.Например през януари 2013 г. литиево-йонната батерия на Boeing 787 на японска компания се запали в Бостън, Съединените щати.Според разследването на Националния съвет по безопасност на транспорта квадратна литиево-йонна батерия от 75 Ah в комплекта батерии е причинила топлинно бягство на съседни батерии.След инцидента Boeing изисква всички пакети батерии да бъдат оборудвани с нови мерки за предотвратяване на неконтролирано разпространение на топлина.
За да се предотврати разпространението на топлинно изпускане вътре в литиево-йонните батерии, AllcellTechnology разработи материал за изолация на топлинно изтичане PCC за литиево-йонни батерии на базата на материали за промяна на фазата [5].PCC материал, напълнен между мономерна литиево-йонна батерия, в случай на нормална работа на литиево-йонната батерия, батерията в топлина може да премине през PCC материала бързо към външната страна на батерията, когато термичното бягане в литиево-йонната батерия батерии, PCC материалът чрез вътрешното си топене на парафинов восък абсорбира много топлина, предотвратява по-нататъшното повишаване на температурата на батерията, като по този начин предупреждава за топлина извън контрол във вътрешната дифузия на батерията.При теста с убождане, термичното бягство на една батерия в батериен пакет, състоящ се от 4 и 10 низа от 18650 батерийни пакета без използването на PCC материал, в крайна сметка причини термичното бягство на 20 батерии в батерийния пакет, докато термичното бягство на една батерията в комплекта батерии, направен от PCC материал, не е причинила термично бягство на други комплекти батерии.
Време на публикуване: 25 февруари 2022 г