Thermal Runaway: Реакционни вериги-на самонагряване и ключови задействания
Топлинно бягане влитиево-йонни батерийни клеткипредставлява самоподдържаща се положителна обратна връзка, задвижвана от вериги на екзотермични реакции. С повишаването на вътрешните температури се задействат вторични екзотермични реакции, освобождаващи допълнителна топлина, която повишава допълнително температурите и активира по-тежки химически реакции. Ако не бъде проверено, това ескалиращо само-явление на самонагряване неизбежно води до катастрофална повреда, включително интензивни пожари или експлозии.
Този опасен процес произтича от три основни режима на злоупотреба: механична злоупотреба (напр. проникване на пирон, силен удар или смачкване), електрическа злоупотреба (като презареждане, пре-разреждане или външни къси съединения) и термична злоупотреба (излагане на високи температури на околната среда или повреди в охладителната система). Сред тях вътрешните къси съединения остават най-финият и опасен режим на повреда, тъй като локалните дефекти често заобикалят стандартното откриване, докато вече не започне неконтролируемо генериране на топлина.
Три{0}}път на разграждане в литиево-йонни клетки
Прогресията към термично бягане се разгръща през три различни температурни прага. Началната фаза започва около 90-120 градуса с разпадането на слоя на междинната фаза на твърдия електролит (SEI). Това разлагане освобождава топлина и излага повърхността на реактивния анод директно на органичния електролит, ускорявайки основната термична нестабилност в клетъчната структура.
Във втория етап (120–200 градуса), откритият анод реагира енергично с електролита, докато сепараторът започва да се топи (полиетиленовите сепаратори обикновено се срутват близо до 130 градуса). Тази повреда води до широко разпространено вътрешно късо съединение и бързо увеличаване на вътрешното съпротивление.
След 200 градуса, третият етап поема контрола: катодните материали се разлагат и освобождават кислород, предизвиквайки бурни реакции на горене с електролита. Преходната топлинна мощност по време на тази критична фаза може моментално да достигне киловат ниво.
Стратегии за ранно предупреждение и системно{0}}ниво за безопасност на BMS
За да смекчат тези рискове, системите за управление на батерии (BMS) разчитат на-наблюдение в реално време на конкретни характерни параметри. Основните показатели за откриване включват внезапни спадове на напрежението, налягане при генериране на газ и рязко повишаване на температурата. Идентифицирането на тези ранни индикатори осигурява жизненоважно време за издаване на предупреждения за безопасност, преди топлинното разпространение да се разпространи в целия модул.