Aujourd'hui, divers constructeurs automobiles utilisent à grande échelle des batteries au lithium dans les batteries de puissance, et la densité énergétique est de plus en plus élevée, mais les gens sont toujours influencés par la sécurité des batteries de puissance, et ce n'est pas une bonne solution pour la sécurité de batteries.L'emballement thermique est le principal objet de recherche sur la sécurité des batteries de puissance, et il mérite de s'y concentrer.
Tout d’abord, comprenons ce qu’est l’emballement thermique.L'emballement thermique est un phénomène de réaction en chaîne déclenché par divers déclencheurs, entraînant l'émission d'une grande quantité de chaleur et de gaz nocifs par la batterie en peu de temps, ce qui peut même provoquer un incendie et une explosion de la batterie dans des cas graves.Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un emballement thermique se produit, telles qu'une surchauffe, une surcharge, un court-circuit interne, une collision, etc. L'emballement thermique de la batterie commence souvent par la décomposition du film SEI négatif dans la cellule de la batterie, suivie de la décomposition et de la fusion. du diaphragme, entraînant l'électrode négative et l'électrolyte, suivi de la décomposition de l'électrode positive et de l'électrolyte, déclenchant ainsi un court-circuit interne à grande échelle, provoquant la combustion de l'électrolyte, qui se propage ensuite aux autres cellules, provoquant un emballement thermique important et permettant à l'ensemble de la batterie de produire une combustion spontanée.
Les causes de l’emballement thermique peuvent être divisées en causes internes et externes.Les causes internes sont souvent dues à des courts-circuits internes ;les causes externes sont dues à des abus mécaniques, des abus électriques, des abus thermiques, etc.
Un court-circuit interne, qui est un contact direct entre les bornes positives et négatives de la batterie, varie considérablement en termes de degré de contact et de réaction ultérieure déclenchée.Habituellement, un court-circuit interne massif provoqué par un abus mécanique et thermique déclenchera directement un emballement thermique.En revanche, les courts-circuits internes qui se développent d’eux-mêmes sont relativement mineurs et la chaleur qu’ils génèrent est si faible qu’elle ne déclenche pas immédiatement un emballement thermique.L'auto-développement interne comprend généralement des défauts de fabrication, une détérioration de diverses propriétés causée par le vieillissement de la batterie, comme une résistance interne accrue, des dépôts de lithium métallique causés par une mauvaise utilisation à long terme, etc. À mesure que le temps s'accumule, le risque de court-circuit interne causé par de tels les causes internes augmenteront progressivement.
L'abus mécanique fait référence à la déformation du monomère de la batterie au lithium et de la batterie sous l'action d'une force externe, ainsi qu'au déplacement relatif de différentes parties de lui-même.Les principales formes contre la cellule électrique comprennent la collision, l'extrusion et la perforation.Par exemple, un corps étranger touché par le véhicule à grande vitesse a directement provoqué l’effondrement du diaphragme interne de la batterie, ce qui a provoqué un court-circuit au sein de la batterie et déclenché une combustion spontanée en peu de temps.
L'abus électrique des batteries au lithium comprend généralement des courts-circuits externes, des surcharges et des décharges excessives sous plusieurs formes, qui sont les plus susceptibles de se transformer en emballement thermique menant à une surcharge.Un court-circuit externe se produit lorsque deux conducteurs avec pression différentielle sont connectés à l'extérieur de la cellule.Les courts-circuits externes dans les batteries peuvent être dus à une déformation causée par des collisions de véhicules, une immersion dans l'eau, une contamination des conducteurs ou un choc électrique lors de la maintenance.Généralement, la chaleur dégagée par un court-circuit externe ne chauffe pas la batterie contrairement à une crevaison.Le lien important entre un court-circuit externe et un emballement thermique est la température atteignant le point de surchauffe.C'est lorsque la chaleur générée par le court-circuit externe ne peut pas être bien évacuée que la température de la batterie augmente et que la température élevée déclenche un emballement thermique.Par conséquent, couper le courant de court-circuit ou dissiper l’excès de chaleur sont des moyens d’empêcher le court-circuit externe de produire des dommages supplémentaires.La surcharge, en raison de sa charge d'énergie, est l'un des risques les plus élevés d'abus électrique.La génération de chaleur et de gaz sont deux caractéristiques communes du processus de surcharge.La génération de chaleur provient de la chaleur ohmique et des réactions secondaires.Premièrement, les dendrites de lithium se développent à la surface de l’anode en raison d’une incorporation excessive de lithium.
Mesures de protection contre l'emballement thermique :
Dans l'étape de chaleur auto-générée pour inhiber l'emballement thermique du noyau, nous avons deux options : l'une consiste à améliorer et à mettre à niveau le matériau du noyau, l'essence de l'emballement thermique réside principalement dans la stabilité des matériaux des électrodes positives et négatives et électrolyte.À l'avenir, nous devrons également réaliser des percées plus importantes dans le revêtement des matériaux de la cathode, la modification, la compatibilité de l'électrolyte homogène et de l'électrode et l'amélioration de la conductivité thermique du noyau.Ou choisissez l'électrolyte à haute sécurité pour jouer l'effet ignifuge.Deuxièmement, il est nécessaire d’adopter des solutions de gestion thermique efficaces (Réchauffeur de liquide de refroidissement PTC/ Réchauffeur d'air PTC) de l'extérieur pour supprimer l'augmentation de la température de la batterie Li-ion, afin de garantir que le film SEI de la cellule n'élèvera pas la température de dissolution et, naturellement, aucun emballement thermique ne se produira.
Heure de publication : 17 mars 2023
