Thermal Runaway: Self-Αλυσίδες αντίδρασης θέρμανσης και βασικοί ενεργοποιητές
Θερμική φυγή μέσακυψέλες μπαταρίας ιόντων λιθίου-αντιπροσωπεύει έναν αυτο-διατηρούμενο βρόχο θετικής ανάδρασης που οδηγείται από αλυσίδες εξώθερμων αντιδράσεων. Καθώς οι εσωτερικές θερμοκρασίες αυξάνονται, πυροδοτούνται δευτερογενείς εξώθερμες αντιδράσεις, απελευθερώνοντας πρόσθετη θερμότητα που ανεβάζει περαιτέρω τις θερμοκρασίες και ενεργοποιεί πιο σοβαρές χημικές αποκρίσεις. Εάν αφεθεί ανεξέλεγκτο, αυτό το κλιμακούμενο φαινόμενο αυτό-αυτό-θέρμανσης οδηγεί αναπόφευκτα σε καταστροφική αστοχία, συμπεριλαμβανομένων έντονων πυρκαγιών ή εκρήξεων.
Αυτή η επικίνδυνη διαδικασία πηγάζει από τρεις βασικούς τρόπους κατάχρησης: μηχανική κατάχρηση (π.χ. διείσδυση καρφιών, σοβαρή πρόσκρουση ή σύνθλιψη), ηλεκτρική κατάχρηση (όπως υπερφόρτιση, υπερ-εκφόρτιση ή εξωτερικά βραχυκυκλώματα) και θερμική κατάχρηση (έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος ή βλάβες του συστήματος ψύξης). Μεταξύ αυτών, τα εσωτερικά βραχυκυκλώματα παραμένουν η πιο λεπτή και επικίνδυνη λειτουργία αστοχίας, καθώς τα τοπικά ελαττώματα συχνά παρακάμπτουν την τυπική ανίχνευση έως ότου έχει ήδη ξεκινήσει η ανεξέλεγκτη παραγωγή θερμότητας.
Τρία-Διαδρομή αποικοδόμησης σταδίων σε κύτταρα ιόντων λιθίου-
Η εξέλιξη προς τη θερμική διαφυγή ξεδιπλώνεται σε τρία διαφορετικά κατώφλια θερμοκρασίας. Η αρχική φάση ξεκινά περίπου στις 90–120 μοίρες με τη διάσπαση του στρώματος της ενδιάμεσης φάσης του στερεού ηλεκτρολύτη (SEI). Αυτή η αποσύνθεση απελευθερώνει θερμότητα και εκθέτει την επιφάνεια της αντιδραστικής ανόδου απευθείας στον οργανικό ηλεκτρολύτη, επιταχύνοντας τη βασική θερμική αστάθεια εντός της δομής της κυψέλης.
Στο δεύτερο στάδιο (120–200 μοίρες), η εκτεθειμένη άνοδος αντιδρά έντονα με τον ηλεκτρολύτη ενώ ο διαχωριστής αρχίζει να λιώνει (οι διαχωριστές πολυαιθυλενίου συνήθως καταρρέουν κοντά στους 130 βαθμούς). Αυτή η βλάβη οδηγεί σε εκτεταμένα εσωτερικά βραχυκυκλώματα και σε ταχεία αύξηση της εσωτερικής αντίστασης.
Μετά τους 200 βαθμούς, το τρίτο στάδιο αναλαμβάνει: τα υλικά καθόδου αποσυντίθενται και απελευθερώνουν οξυγόνο, προκαλώντας βίαιες αντιδράσεις καύσης με τον ηλεκτρολύτη. Η παροδική παροχή θερμότητας κατά τη διάρκεια αυτής της κρίσιμης φάσης μπορεί να φτάσει αμέσως το επίπεδο κιλοβάτ.
BMS Early Warning & System-Στρατηγικές ασφάλειας επιπέδου
Για τον μετριασμό αυτών των κινδύνων, τα Συστήματα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS) βασίζονται σε-παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο συγκεκριμένων χαρακτηριστικών παραμέτρων. Οι βασικές μετρήσεις ανίχνευσης περιλαμβάνουν ξαφνικές πτώσεις τάσης, πίεση παραγωγής αερίου και απότομες αυξήσεις θερμοκρασίας. Ο εντοπισμός αυτών των πρώιμων δεικτών παρέχει ζωτικό χρόνο παράδοσης για την έκδοση ειδοποιήσεων ασφαλείας πριν εξαπλωθεί η θερμική διάδοση σε όλη τη μονάδα.