فرار حرارتی: خود-زنجیرههای واکنش گرمایشی و محرکهای کلیدی
فرار حرارتی درسلولهای باتری لیتیوم{0}}نشان دهنده یک حلقه بازخورد مثبت خود-که توسط زنجیره های واکنش گرمازا هدایت می شود. با افزایش دمای داخلی، واکنشهای گرمازا ثانویه ایجاد میشود و گرمای اضافی آزاد میشود که دما را بیشتر میکند و واکنشهای شیمیایی شدیدتری را فعال میکند. در صورت عدم کنترل، این پدیده خودگرم شدن فزاینده ناگزیر به شکست فاجعه بار از جمله آتش سوزی یا انفجار شدید منجر می شود.
این فرآیند خطرناک از سه حالت سوء استفاده اولیه سرچشمه می گیرد: سوء استفاده مکانیکی (به عنوان مثال، نفوذ ناخن، ضربه شدید یا خرد شدن)، سوء استفاده الکتریکی (مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از- یا اتصال کوتاه خارجی)، و سوء استفاده حرارتی (قرار گرفتن در معرض دمای بالای محیط یا خرابی سیستم خنک کننده). در این میان، اتصال کوتاه داخلی به عنوان ظریف ترین و خطرناک ترین حالت خرابی باقی می ماند، زیرا عیوب محلی اغلب تشخیص استاندارد را دور می زنند تا زمانی که تولید گرمای غیرقابل کنترل از قبل شروع شده باشد.
سه-مسیر تخریب مرحلهای در سلولهای لیتیوم-
پیشرفت به سمت فرار حرارتی در سه آستانه دمایی مشخص آشکار می شود. فاز اولیه در حدود 90 تا 120 درجه با تجزیه لایه بین فاز الکترولیت جامد (SEI) آغاز می شود. این تجزیه گرما را آزاد می کند و سطح آند راکتیو را مستقیماً در معرض الکترولیت آلی قرار می دهد و ناپایداری حرارتی پایه را در ساختار سلول تسریع می کند.
در مرحله دوم (120-200 درجه)، آند در معرض الکترولیت به شدت با الکترولیت واکنش می دهد در حالی که جداکننده شروع به ذوب می کند (جداکننده های پلی اتیلن معمولاً نزدیک به 130 درجه فرو می ریزند). این خرابی منجر به اتصال کوتاه داخلی گسترده و افزایش سریع مقاومت داخلی می شود.
از 200 درجه گذشته، مرحله سوم فرا میرسد: مواد کاتدی تجزیه میشوند و اکسیژن آزاد میکنند و واکنشهای احتراق شدید را با الکترولیت ایجاد میکنند. خروجی گرمای گذرا در طول این مرحله بحرانی می تواند فوراً به سطح کیلووات برسد.
هشدار زودهنگام و سیستم{0}}راهبردهای سطح ایمنی BMS
برای کاهش این خطرات، سیستمهای مدیریت باتری (BMS) بر-نظارت زمان واقعی پارامترهای مشخصه خاص تکیه میکنند. معیارهای تشخیص هسته شامل افت ناگهانی ولتاژ، فشار تولید گاز و افزایش شدید دما است. شناسایی این شاخصهای اولیه زمان حیاتی را برای صدور هشدارهای ایمنی قبل از گسترش انتشار حرارتی در سراسر ماژول فراهم میکند.