Sa kasalukuyan, iba't ibang kompanya ng sasakyan ang gumagamit ng mga bateryang lithium sa malawakang saklaw ng mga bateryang de-kuryente, at ang densidad ng enerhiya ay tumataas nang tumataas, ngunit ang mga tao ay naaapektuhan pa rin ng kaligtasan ng mga bateryang de-kuryente, at hindi ito isang mahusay na solusyon sa kaligtasan ng mga baterya. Ang thermal runaway ang pangunahing paksa ng pananaliksik sa kaligtasan ng bateryang de-kuryente, at sulit itong pagtuunan ng pansin.
Una sa lahat, ating unawain kung ano ang thermal runaway. Ang thermal runaway ay isang chain reaction phenomenon na na-trigger ng iba't ibang trigger, na nagreresulta sa malaking dami ng init at mapaminsalang mga gas na inilalabas ng baterya sa loob ng maikling panahon, na maaari pang maging sanhi ng pagkasunog at pagsabog ng baterya sa mga malubhang kaso. Maraming dahilan para sa paglitaw ng thermal runaway, tulad ng sobrang pag-init, labis na pagkarga, internal short circuit, banggaan, atbp. Ang thermal runaway ng baterya ay kadalasang nagsisimula sa pagkabulok ng negatibong SEI film sa cell ng baterya, na sinusundan ng pagkabulok at pagkatunaw ng diaphragm, na nagreresulta sa negatibong electrode at electrolyte, na sinusundan ng pagkabulok ng parehong positibong electrode at electrolyte, kaya nagti-trigger ng malawakang internal short circuit, na nagiging sanhi ng pagkasunog ng electrolyte, na pagkatapos ay kumakalat sa iba pang mga cell, na nagiging sanhi ng isang malubhang thermal runaway at nagpapahintulot sa buong battery pack na makagawa ng kusang pagkasunog.
Ang mga sanhi ng thermal runaway ay maaaring hatiin sa panloob at panlabas na mga sanhi. Ang mga panloob na sanhi ay kadalasang dahil sa mga panloob na short circuit; ang mga panlabas na sanhi ay dahil sa mekanikal na pag-abuso, elektrikal na pag-abuso, thermal na pag-abuso, atbp.
Ang internal short circuit, na direktang kontak sa pagitan ng mga positibo at negatibong terminal ng baterya, ay lubhang nag-iiba-iba sa antas ng kontak at sa kasunod na reaksyon na na-trigger. Kadalasan, ang isang napakalaking internal short circuit na dulot ng mekanikal at thermal abuse ay direktang magti-trigger ng thermal runaway. Sa kabaligtaran, ang mga internal short circuit na kusang nabubuo ay medyo maliit, at ang init na nalilikha nito ay napakaliit kaya hindi ito agad na magti-trigger ng thermal runaway. Ang internal self-development ay karaniwang kinabibilangan ng mga depekto sa paggawa, pagkasira ng iba't ibang katangian na dulot ng pagtanda ng baterya, tulad ng pagtaas ng internal resistance, mga deposito ng lithium metal na dulot ng pangmatagalang banayad na maling paggamit, atbp. Habang tumatagal ang panahon, ang panganib ng internal short circuit na dulot ng mga naturang panloob na sanhi ay unti-unting tataas.
Ang mekanikal na pag-abuso ay tumutukoy sa deformasyon ng monomer at battery pack ng lithium battery sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na puwersa, at ang relatibong pag-aalis ng iba't ibang bahagi nito. Ang mga pangunahing anyo laban sa electric cell ay kinabibilangan ng banggaan, pagpilit, at pagbutas. Halimbawa, ang isang dayuhang bagay na nahawakan ng sasakyan sa mataas na bilis ay direktang humantong sa pagbagsak ng internal diaphragm ng baterya, na siya namang nagdulot ng short circuit sa loob ng baterya at nag-trigger ng kusang pagkasunog sa loob ng maikling panahon.
Ang pang-aabuso sa kuryente ng mga bateryang lithium sa pangkalahatan ay kinabibilangan ng external short circuit, overcharge, at overdischarge sa iba't ibang anyo, na malamang na mauwi sa thermal runaway o overcharge. Nangyayari ang external short circuit kapag ang dalawang konduktor na may differential pressure ay konektado sa labas ng cell. Ang external shorts sa mga battery pack ay maaaring dahil sa deformation na dulot ng mga banggaan ng sasakyan, paglubog sa tubig, kontaminasyon ng konduktor o electric shock habang nagme-mentinar. Kadalasan, ang init na inilalabas mula sa isang external short circuit ay hindi nagpapainit sa baterya, sa halip ay isang puncture. Ang mahalagang ugnayan sa pagitan ng isang external short circuit at thermal runaway ay ang temperaturang umaabot sa punto ng overheating. Ito ay kapag ang init na nalilikha ng external short circuit ay hindi maalis nang maayos, tumataas ang temperatura ng baterya at ang mataas na temperatura ay nagti-trigger ng thermal runaway. Samakatuwid, ang pagputol ng short-circuit current o pag-aalis ng sobrang init ay mga paraan upang mapigilan ang external short circuit sa paggawa ng karagdagang pinsala. Ang overcharging, dahil sa dami ng enerhiya nito, ay isa sa mga pinakamataas na panganib ng pang-aabuso sa kuryente. Ang pagbuo ng init at gas ay dalawang karaniwang katangian ng proseso ng overcharging. Ang pagbuo ng init ay nagmumula sa ohmic heat at mga side reaction. Una, ang mga lithium dendrite ay lumalaki sa ibabaw ng anode dahil sa labis na paglalagay ng lithium.
Mga hakbang sa proteksyon laban sa pag-agos ng init:
Sa yugto ng self-generated heat upang mapigilan ang thermal runaway ng core, mayroon tayong dalawang opsyon, ang una ay ang pagpapabuti at pag-upgrade ng materyal ng core. Ang esensya ng thermal runaway ay pangunahing nakasalalay sa katatagan ng mga positibo at negatibong materyales ng electrode at electrolyte. Sa hinaharap, kailangan din nating gumawa ng mas mataas na mga tagumpay sa patong ng cathode material, pagbabago, pagiging tugma ng homogenous electrolyte at electrode, at pagpapabuti ng thermal conductivity ng core. O pumili ng electrolyte na may mataas na kaligtasan upang maipakita ang epekto ng flame retardant. Pangalawa, kinakailangang gumamit ng mahusay na mga solusyon sa pamamahala ng thermal (PTC Coolant Heater/ PTC Air Heater) mula sa labas upang sugpuin ang pagtaas ng temperatura ng bateryang Li-ion, upang matiyak na ang SEI film ng cell ay hindi tataas sa temperatura ng pagkatunaw, at natural lamang, hindi mangyayari ang thermal runaway.
Oras ng pag-post: Mar-17-2023
