1. Elektrolüüdi leegiaeglustaja
Elektrolüütide leegiaeglustid on väga tõhus viis akude termilise väljajooksu riski vähendamiseks, kuid neil leegiaeglustitel on sageli tõsine mõju liitiumioonakude elektrokeemilisele jõudlusele, mistõttu on neid praktikas raske kasutada.Selle probleemi lahendamiseks kasutab California San Diego ülikoolis töötav YuQiao meeskond [1] kapslite pakendamise meetodil mikrokapsli sisemusse salvestatud leegiaeglustavat DbA-d (dibensüülamiin), mis on hajutatud elektrolüüdis. Tavalised ajad ei mõjuta liitiumioonakude jõudlust, kuid kui rakud ei hävinud välise jõu, näiteks väljapressimise, toimel, vabanevad nendes kapslites olevad leegiaeglustid, mis mürgitavad akut ja põhjustavad selle rikke, andes sellega märku. termiliselt põgenema.2018. aastal kasutas YuQiao meeskond [2] ülaltoodud tehnoloogiat uuesti, kasutades leegiaeglustitena etüleenglükooli ja etüleendiamiini, mis kapseldati ja sisestati liitiumioonakusse, mille tulemusena langes liitiumioonaku maksimaalne temperatuur 70% tihvti test, mis vähendab oluliselt liitiumioonaku termilise kontrolli ohtu.
Ülalmainitud meetodid on isehävitavad, mis tähendab, et kui leegiaeglustit kasutatakse, hävib kogu liitiumioonaku.Kuid AtsuoYamada meeskond Jaapanis Tokyo ülikoolis [3] töötas välja leegiaeglustava elektrolüüdi, mis ei mõjuta liitiumioonakude jõudlust.Selles elektrolüüdis kasutati liitiumisoolana kõrge kontsentratsiooniga NaN(SO2F)2(NaFSA)võiLiN(SO2F)2(LiFSA) ja elektrolüüdile lisati tavalist leegiaeglustavat trimetüülfosfaat-TMP-d, mis parandas oluliselt termilist stabiilsust. liitiumioonakust.Veelgi enam, leegiaeglusti lisamine ei mõjutanud liitiumioonaku töötsüklit.Elektrolüüti saab kasutada üle 1000 tsükli (1200 C/5 tsüklit, mahutavuse säilitamine 95%).
Liitiumioonakude leegiaeglustavad omadused lisandite kaudu on üks viise liitiumioonakude kontrollimatu kuumenemise hoiatamiseks.Mõned inimesed leiavad ka uue viisi, kuidas proovida hoiatada liitiumioonakude juurest lähtuvate välisjõudude põhjustatud lühise tekkimisest, et saavutada põhja eemaldamise eesmärk ja täielikult välistada kontrollimatu kuumuse tekkimine.Pidades silmas kasutatavate liitiumioonakude võimalikku vägivaldset mõju, kavandas GabrielM.Veith USA Oak Ridge'i riiklikust laborist nihkega paksendavate omadustega elektrolüüdi [4].See elektrolüüt kasutab mitte-Newtoni vedelike omadusi.Normaalses olekus on elektrolüüt vedel.Kuid äkilise löögiga kokku puutudes annab see tahke oleku, muutub äärmiselt tugevaks ja võib isegi saavutada kuulikindla efekti.See hoiatab juurest aku lühisest põhjustatud termilise põgenemise ohu eest, kui toiteallika liitiumioonaku põrkub kokku.
2. Aku struktuur
Järgmisena vaatame, kuidas akuelementide tasemelt termilist põgenemist pidurdada.Praegu on liitiumioonakude konstruktsiooni kavandamisel arvestatud termilise äravoolu probleemiga.Näiteks on tavaliselt 18650 aku ülemises kaanes rõhualandusventiil, mis võib termilise löögi korral aku sees oleva liigse rõhu õigeaegselt vabastada.Teiseks on akukaanes positiivse temperatuuriteguriga materjal PTC.Kui termiline temperatuur tõuseb, suureneb PTC materjali takistus oluliselt, et vähendada voolu ja vähendada soojuse teket.Lisaks tuleks üksiku aku konstruktsiooni kavandamisel arvesse võtta ka lühisevastast konstruktsiooni positiivse ja negatiivse pooluse vahel, valvsus väärkasutamise, metallijääkide ja muude tegurite tõttu, mis põhjustavad aku lühise, põhjustades ohutusõnnetusi.
Kui akudes on teine konstruktsioon, tuleb kasutada seda turvalisemat membraani, näiteks membraani automaatne suletud pooridega kolmekihiline komposiit kõrgel temperatuuril, kuid viimastel aastatel on aku energiatiheduse paranemise tõttu õhuke diafragma. kolmekihiline komposiitmembraan on järk-järgult vananenud, asendatud diafragma keraamilise kattega, keraamilise kattega membraani toetamiseks, vähendada membraani kokkutõmbumist kõrgel temperatuuril, parandada liitiumioonaku termilist stabiilsust ja vähendada liitiumioonaku termiline põgenemine.
3. Akukomplekti soojusohutuse disain
Kasutamisel koosnevad liitiumioonakud sageli kümnetest, sadadest või isegi tuhandetest akudest jada- ja paralleelühenduse kaudu.Näiteks Tesla ModelSi akupakett koosneb enam kui 7000 18650 akust.Kui üks akudest kaotab termilise kontrolli, võib see akus levida ja põhjustada tõsiseid tagajärgi.Näiteks 2013. aasta jaanuaris süttis USA-s Bostonis põlema Jaapani firma Boeing 787 liitiumioonaku.Riikliku transpordiohutusameti uurimise kohaselt põhjustas akupaketis olev 75Ah ruutliitiumioonaku külgnevate akude termilise väljajooksu.Pärast intsidenti nõudis Boeing, et kõik akupaketid oleksid varustatud uute meetmetega, et vältida kontrollimatut termilise levikut.
Selleks, et vältida termilise põgenemise levikut liitiumioonakude sees, töötas AllcellTechnology välja liitiumioonakude jaoks faasimuutusmaterjalidel põhineva termilise eraldusmaterjali PCC [5].PCC-materjal, mis on täidetud monomeerliitiumioonaku vahel, liitiumioonaku tavapärase töö korral saab kuumuses oleva akupatarei kiiresti läbi PCC materjali akuploki välisküljele juhtida, kui liitiumioonis termiline põgenemine. akud, PCC materjal oma sisemise parafiinvaha sulamise tõttu neelab palju soojust, takistab aku temperatuuri edasist tõusu, hoiatab seega aku sisemise difusiooni kontrolli alt välja kuumenemise eest.Nõelatorketestis põhjustas 4 ja 10 18 650 akukomplekti koosneva akupatarei ühe aku termiline ärajooksmine ilma PCC materjali kasutamata lõpuks 20 aku termilise äravoolu, samas kui ühe aku termiline väljajooksmine. PCC materjalist akuplokis olev aku ei põhjustanud teiste akude termilist väljavoolu.
Postitusaeg: 25. veebruar 2022