Runaway termică: lanțuri de reacție cu auto{0}încălzire și declanșatoare cheie
Fuga termică înăuntrucelule de baterie litiu-ionreprezintă o buclă de feedback pozitiv auto-susținută, condusă de lanțuri de reacție exotermă. Pe măsură ce temperaturile interne cresc, se declanșează reacții exoterme secundare, eliberând căldură suplimentară care ridică și mai mult temperaturile și activează răspunsuri chimice mai severe. Dacă este lăsat necontrolat, acest fenomen de auto--încălzire în creștere duce inevitabil la defecțiuni catastrofale, inclusiv incendii sau explozii intense.
Acest proces periculos provine din trei moduri principale de abuz: abuz mecanic (de exemplu, penetrarea unghiilor, impact sever sau strivire), abuz electric (cum ar fi supraîncărcare, supra-descărcare sau scurtcircuite externe) și abuz termic (expunerea la temperaturi ambientale ridicate sau defecțiuni ale sistemului de răcire). Printre acestea, scurtcircuitele interne rămân cel mai subtil și periculos mod de defecțiune, deoarece defectele locale ocolesc adesea detectarea standard până când generarea de căldură necontrolată a început deja.
Calea de degradare în trei-etape în celulele cu ioni de litiu-
Progresia către fuga termică se desfășoară pe trei praguri de temperatură distincte. Faza inițială începe în jurul valorii de 90-120 de grade odată cu defalcarea stratului de interfaza de electroliți solidi (SEI). Această descompunere eliberează căldură și expune suprafața anodului reactiv direct la electrolitul organic, accelerând instabilitatea termică de bază în structura celulei.
În a doua etapă (120-200 de grade), anodul expus reacționează energic cu electrolitul în timp ce separatorul începe să se topească (separatoarele de polietilenă se prăbușesc de obicei la 130 de grade). Această defecțiune duce la scurtcircuite interne pe scară largă și la o creștere rapidă a rezistenței interne.
După 200 de grade, a treia etapă preia: materialele catodice se descompun și eliberează oxigen, declanșând reacții violente de ardere cu electrolitul. Puterea de căldură tranzitorie în această fază critică poate atinge instantaneu nivelul de kilowați.
Strategii de avertizare timpurie BMS și{0}}la nivel de sistem
Pentru a atenua aceste riscuri, sistemele de management al bateriei (BMS) se bazează pe monitorizarea-în timp real a parametrilor caracteristici specifici. Măsurile de detectare a miezului includ căderi bruște de tensiune, presiune de generare a gazului și creșteri abrupte de temperatură. Identificarea acestor indicatori timpurii oferă un timp vital pentru a emite alerte de siguranță înainte ca propagarea termică să se răspândească în modul.