1. Flamskyddsmedel av elektrolyt
Flamskyddsmedel med elektrolyt är ett mycket effektivt sätt att minska risken för termisk rinnande av batterier, men dessa flamskyddsmedel har ofta en allvarlig inverkan på den elektrokemiska prestandan hos litiumjonbatterier, så det är svårt att använda i praktiken. För att lösa detta problem kommer YuQiao-teamet [1] från University of California, San Diego, med metoden för kapselförpackning, flamskyddsmedel DbA (dibensylamin) lagrat i mikrokapselns inre, utspridda i elektrolyten, i normala tider kommer inte att påverka prestanda litiumjonbatterier dök upp, men när cellerna förstörs av yttre kraft såsom extrudering, släpps flamskyddsmedlen i dessa kapslar sedan ut, förgiftar batteriet och får det att gå sönder, vilket varnar det till termisk flykt. Under 2018 använde YuQiaos team [2] tekniken ovan igen och använde etylenglykol och etylendiamin som flamskyddsmedel, vilka inkapslades och sattes in i litiumjonbatteriet, vilket resulterade i en 70 % minskning av den maximala temperaturen för litiumjonbatteriet under stifttestet, vilket avsevärt minskar risken för termisk kontroll av litiumjonbatteriet.
Metoderna som nämns ovan är självförstörande, vilket innebär att när flamskyddsmedlet väl används kommer hela litiumjonbatteriet att förstöras. Men AtsuoYamadas team vid universitetet i Tokyo i Japan [3] utvecklade en flamskyddande elektrolyt som inte kommer att påverka prestanda hos litiumjonbatterier. I denna elektrolyt användes en hög koncentration av NaN(SO2F)2(NaFSA) ellerLiN(SO2F)2(LiFSA) som litiumsalt, och en vanlig flamskyddsmedel trimetylfosfat TMP tillsattes till elektrolyten, vilket avsevärt förbättrade den termiska stabiliteten. av litiumjonbatteri. Dessutom påverkade inte tillsatsen av flamskyddsmedel cykelprestanda för litiumjonbatterier. Elektrolyten kan användas i mer än 1000 cykler (1200 C/5 cykler, 95 % kapacitetsretention).
De flamskyddande egenskaperna hos litiumjonbatterier genom tillsatser är ett av sätten att varna litiumjonbatterier för att värmas okontrollerat. Vissa människor hittar också ett nytt sätt att försöka varna förekomsten av kortslutning i litiumjonbatterier orsakade av yttre krafter från roten, för att uppnå syftet att ta bort botten och helt eliminera förekomsten av värme utom kontroll. Med tanke på den möjliga våldsamma påverkan av kraftlitiumjonbatterier som används, designade GabrielM.Veith från Oak Ridge National Laboratory i USA en elektrolyt med skjuvförtjockande egenskaper [4]. Denna elektrolyt utnyttjar egenskaperna hos icke-newtonska vätskor. I normalt tillstånd är elektrolyten flytande. Men när den konfronteras med en plötslig stöt kommer den att uppvisa ett fast tillstånd, bli extremt stark och kan till och med uppnå effekten av skottsäker. Från roten varnar den risken för termisk rusning orsakad av kortslutning i batteriet när kraftlitiumjonbatteriet kolliderar.
2. Batteristruktur
Låt oss sedan titta på hur man sätter bromsarna på termisk flykt från nivån på battericeller. För närvarande har problemet med termisk flykt beaktats i den strukturella designen av litiumjonbatterier. Till exempel finns det vanligtvis en övertrycksventil i topplocket på 18650-batteriet, som i rätt tid kan släppa ut det överdrivna trycket inuti batteriet när termisk rusning går. För det andra kommer det att finnas positiv temperaturkoefficient material PTC i batterilocket. När den termiska runaway-temperaturen stiger kommer motståndet hos PTC-material att öka avsevärt för att minska strömmen och minska värmegenereringen. Dessutom, i utformningen av strukturen av det enda batteriet bör också överväga anti-kortslutning design mellan de positiva och negativa polerna, varning på grund av felaktig funktion, metallrester och andra faktorer som resulterar i batterikortslutning, vilket orsakar säkerhetsolyckor.
När andra design i batterier, måste använda säkrare membranet, såsom automatisk stängd por av treskiktskomposit vid hög temperatur membranet, men på senare år, med förbättringen av batteriets energitäthet, tunt membran under trenden av trelagers kompositmembran har gradvis blivit föråldrad, ersatt av den keramiska beläggningen av membranet, keramisk beläggning för att stödja membranet, minska sammandragningen av membranet vid höga temperaturer, Förbättra den termiska stabiliteten hos litiumjonbatterier och minska risken för termisk runaway av litiumjonbatteri.
3. Termisk säkerhetsdesign för batteripaket
Vid användning består litiumjonbatterier ofta av dussintals, hundratals eller till och med tusentals batterier genom serie- och parallellkoppling. Till exempel består batteripaketet av Tesla ModelS av mer än 7 000 18650 batterier. Om ett av batterierna tappar termisk kontroll kan det spridas i batteripaketet och orsaka allvarliga konsekvenser. Till exempel, i januari 2013, fattade ett japanskt företags Boeing 787 litiumjonbatteri eld i Boston, USA. Enligt undersökningen av National Transportation Safety Board orsakade ett 75Ah fyrkantigt litiumjonbatteri i batteripaketet termisk rinnande av intilliggande batterier. Efter händelsen krävde Boeing att alla batteripaket skulle förses med nya åtgärder för att förhindra okontrollerad termisk spridning.
För att förhindra att termisk runaway sprids inuti litiumjonbatterier, utvecklade AllcellTechnology ett termiskt runaway isoleringsmaterial PCC för litiumjonbatterier baserat på fasförändringsmaterial [5]. PCC-material fyllt mellan monomer litiumjonbatteri, i fallet med det normala arbetet med litiumjonbatteripaketet, kan batteripaketet i värmen passera genom PCC-materialet snabbt till utsidan av batteripaketet, när termisk runaway i litiumjon batterier, PCC-materialet genom sin inre paraffinsmältning absorberar mycket värme, förhindrar att batteriets temperatur stiger ytterligare, och är därför uppmärksam på värme utom kontroll i batteripaketets interna diffusion. I nålstickstestet orsakade termisk runaway av ett batteri i ett batteripaket bestående av 4 och 10 strängar av 18650 batteripaket utan användning av PCC-material så småningom termisk runaway av 20 batterier i batteripaketet, medan termisk runaway av en batteri i batteripaketet tillverkat av PCC-material orsakade inte termisk spridning av andra batteripaket.
Posttid: 2022-25-2