Hautdesdaags benotzen verschidden Autofirmen a groussem Mooss Lithiumbatterien a Kraaftbatterien, an d'Energiedicht gëtt ëmmer méi héich, awer d'Leit sinn ëmmer nach vun der Sécherheet vu Kraaftbatterien beaflosst, an et ass keng gutt Léisung fir d'Sécherheet vu Batterien. Thermesch Auslafe ass den Haaptfuerschungsobjekt vun der Sécherheet vu Kraaftbatterien, an et ass derwäert sech drop ze konzentréieren.
Als éischt, loosst eis verstoen, wat en Thermo-Runaway ass. En Thermo-Runaway ass e Kettenreaktiounsphänomen, dat duerch verschidden Ausléiser ausgeléist gëtt, wat zu enger grousser Quantitéit un Hëtzt a schiedleche Gase féiert, déi vun der Batterie bannent enger kuerzer Zäit ausgestraalt ginn, wat a schwéiere Fäll souguer dozou féiere kann, datt d'Batterie Feier ufänkt an explodéiert. Et gëtt vill Grënn fir en Thermo-Runaway, wéi z.B. Iwwerhëtzung, Iwwerluedung, intern Kuerzschluss, Kollisioun, etc. Den Thermo-Runaway vun der Batterie fänkt dacks mat der Zersetzung vum negativen SEI-Film an der Batteriezell un, gefollegt vun der Zersetzung a Schmelzung vun der Membran, wat zu der negativer Elektrod an dem Elektrolyt féiert, gefollegt vun der Zersetzung vun der positiver Elektrod an dem Elektrolyt, wat zu engem groussen internen Kuerzschluss féiert, wouduerch den Elektrolyt verbrennt, deen sech dann op aner Zellen ausbreet, wat zu engem eeschten Thermo-Runaway féiert an et erlaabt, datt de ganze Batteriepack spontan verbrennt.
D'Ursaache vun engem thermesche Runaway kënnen an intern an extern Ursaachen opgedeelt ginn. Intern Ursaache sinn dacks op intern Kuerzschlëss zeréckzeféieren; extern Ursaache sinn op mechaneschem Schued, elektreschem Schued, thermesche Schued, etc. zeréckzeféieren.
En internen Kuerzschluss, deen en direkten Kontakt tëscht dem positiven an dem negativen Terminal vun der Batterie ass, variéiert staark wat de Grad vum Kontakt an déi spéider ausgeléist Reaktioun ugeet. Normalerweis féiert e massiven internen Kuerzschluss, deen duerch mechanesch an thermesch Belaaschtung verursaacht gëtt, direkt zu engem thermesche Runaway. Am Géigesaz dozou si intern Kuerzschlëss, déi eleng entstinn, relativ kleng, an d'Hëtzt, déi se generéieren, ass sou kleng, datt se net direkt zu engem thermesche Runaway féieren. Zu der interner Selbstentwécklung gehéieren normalerweis Fabrikatiounsfehler, Verschlechterung vu verschiddenen Eegeschaften, déi duerch Batteriealterung verursaacht ginn, wéi z. B. erhéichten internen Widderstand, Lithiummetalloflagerungen, déi duerch laangfristeg liicht Mëssbrauch verursaacht ginn, asw. Mat der Zäit wäert de Risiko vun engem internen Kuerzschluss, deen duerch sou intern Ursaachen verursaacht gëtt, graduell eropgoen.
Mechanesch Belaaschtung bezitt sech op d'Deformatioun vum Lithiumbatteriemonomer an dem Batteriepack ënner der Wierkung vun externer Kraaft, an d'relativ Verrécklung vun ënnerschiddlechen Deeler dovun. Déi wichtegst Forme vun der Belaaschtung vun der elektrescher Zell sinn Kollisioun, Extrusioun a Lächerung. Zum Beispill huet e friemt Objet, dat vum Gefier mat héijer Geschwindegkeet beréiert gëtt, direkt zum Zesummebroch vun der interner Membran vun der Batterie gefouert, wat dann zu engem Kuerzschluss an der Batterie gefouert huet an no kuerzer Zäit eng spontan Verbrennung ausgeléist huet.
Den elektresche Mëssbrauch vu Lithium-Batterien ëmfaasst allgemeng externen Kuerzschluss, Iwwerluedung an Iwwerentladung a verschiddene Formen, wat sech am wahrscheinlechsten zu engem thermesche Runaway entwéckelt, deen zu Iwwerluedung féiert. Extern Kuerzschluss geschitt, wann zwee Leeder mat Differenzdrock baussent der Zell verbonne sinn. Extern Kuerzschluss a Batteriepacks kënnen duerch Deformatioun verursaacht ginn, déi duerch Gefierkollisiounen, Waassertauchen, Leederkontaminatioun oder elektresche Schock während der Ënnerhaltsaarbecht verursaacht gëtt. Typesch erhëtzt d'Hëtzt, déi duerch en externen Kuerzschluss fräigesat gëtt, d'Batterie net, am Géigesaz zu engem Lach. Déi wichteg Verbindung tëscht engem externen Kuerzschluss an engem thermesche Runaway ass d'Temperatur, déi de Punkt vun Iwwerhëtzung erreecht. Wann d'Hëtzt, déi duerch den externen Kuerzschluss generéiert gëtt, net gutt ofgeleet ka ginn, klëmmt d'Batterietemperatur an déi héich Temperatur féiert zu engem thermesche Runaway. Dofir sinn d'Ofschalten vum Kuerzschlussstroum oder d'Ofleedung vun iwwerschësseger Hëtzt Weeër fir ze verhënneren, datt den externen Kuerzschluss weider Schued verursaacht. Iwwerluedung, wéinst senger Energie, ass eng vun den héchste Gefore vum elektresche Mëssbrauch. D'Generatioun vun Hëtzt a Gas sinn zwou gemeinsam Charakteristike vum Iwwerluedungsprozess. D'Hëtztgeneratioun kënnt vun ohmescher Hëtzt an Niewereaktiounen. Éischtens wuessen Lithiumdendriten op der Anodenuewerfläch wéinst exzessiver Lithiumansiedlung.
Moossname fir de Schutz géint thermesch Lafbunn:
An der selbstergestëtzter Hëtztphase fir den thermesche Runaway vum Kär ze hemmen, hu mir zwou Méiglechkeeten, eng ass d'Material vum Kär ze verbesseren an ze moderniséieren, d'Essenz vum thermesche Runaway läit haaptsächlech an der Stabilitéit vun de positiven an negativen Elektrodenmaterialien an dem Elektrolyt. An Zukunft musse mir och méi grouss Duerchbréch an der Beschichtung vu Kathodmaterialien, der Modifikatioun, der Kompatibilitéit vum homogenen Elektrolyt an der Elektrod, an der Verbesserung vun der thermescher Leetfäegkeet vum Kär maachen. Oder wielt en Elektrolyt mat héijer Sécherheet fir den Effekt vum Flammhemmend ze hunn. Zweetens ass et néideg effizient thermesch Gestiounsléisungen ze adoptéieren (PTC-Kühlmittelheizung/ PTC Loftheizung) vun dobaussen, fir den Temperaturanstieg vun der Lithium-Ionen-Batterie z'ënnerdrécken, fir sécherzestellen, datt de SEI-Film vun der Zell net op d'Opléisungstemperatur klëmmt, an natierlech kee Wärmeauslaf optrieden wäert.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 17. Mäerz 2023
