Prehľad

Keď sa stane viac nehôd spôsobených lítium-iónovou batériou, ľudia sa viac obávajú tepelného úniku batérie, pretože tepelný únik vyskytujúci sa v jednom článku môže šíriť teplo do iných článkov, čo vedie k vypnutiu celého systému batérie.

Tradične spúšťame tepelný útek zahrievaním, špendlíkom alebo prebíjaním počas testov. Tieto metódy však nemôžu kontrolovať tepelný únik v špecifikovanom článku, ani ich nemožno jednoducho implementovať počas testov batériových systémov. V poslednej dobe ľudia vyvíjajú novú metódu na spustenie tepelného úniku. Test šírenia v novej IEC 62619: 2022 je príkladom a odhaduje sa, že táto metóda bude mať v budúcnosti široké využitie. Tento článok má predstaviť niektoré nové metódy, ktoré sú v štádiu výskumu.

Laserové žiarenie:

Laserové žiarenie má zohrievať malú oblasť laserovým pulzom s vysokou energiou. Teplo bude vedené dovnútra materiálu. Laserové žiarenie je široko používané v oblastiach spracovania materiálov, ako je zváranie, spájanie a rezanie. Bežne existujú tieto druhy laserov:

• CO₂laser: laser s molekulárnym plynom oxidu uhličitého
• Polovodičový laser: Diódový laser vyrobený z GaAs alebo CdS
• YAG laser: Sodíkový laser vyrobený z ytriového hliníkového granátu
• Optické vlákno: laser vyrobený zo skleneného vlákna s prvkom vzácnych zemín

Niektorí výskumníci používajú laser s výkonom 40 W, vlnovou dĺžkou 1 000 nm a priemerom 1 mm na testovanie na rôznych bunkách.

Skenovaním CT na nespustenej bunke možno zistiť, že okrem diery na povrchu nemá žiadny štrukturálny vplyv. Znamená to, že laser je smerový a vysokovýkonný a oblasť ohrevu je presná. Preto je laser dobrým spôsobom testovania. Môžeme ovládať premennú a presne vypočítať vstupnú a výstupnú energiu. Medzitým má laser výhody zahrievania a pripínania, ako je rýchle zahrievanie a je lepšie ovládateľný. Laser má viac výhod ako:

• Môže spustiť tepelný únik a nezohrieva susedné bunky. To je dobré pre výkon tepelného kontaktu

• Môže stimulovať vnútorný nedostatok

• Môže vložiť menej energie a tepla za kratší čas na spustenie tepelného úniku, vďaka čomu je test dobre pod kontrolou.

Termitová reakcia:

Termitová reakcia spočíva v tom, že hliník reaguje s oxidom kovu pri vysokej teplote a hliník sa premení na oxid hlinitý. Keďže entalpia tvorby oxidu hlinitého je veľmi nízka (-1645 kJ/mol), bude generovať veľa tepla. Termitový materiál je celkom dostupný a rôzne zloženie môže generovať rôzne množstvo tepla. Výskumníci preto začali testovať s 10Ah vreckom s termitom.

Termit môže ľahko spustiť tepelný únik, ale tepelný príkon nie je ľahké ovládať. Výskumníci sa snažia navrhnúť tepelný reaktor, ktorý by bol utesnený a schopný koncentrovať teplo.

Vysokovýkonná kremenná lampa:

Teória: Umiestnite vysokovýkonnú kremennú lampu pod článok a oddeľte článok a lampu doskou. Do dosky je potrebné vyvŕtať otvor, aby sa zaručilo vedenie energie.

Test ukazuje, že potrebuje veľmi vysoký výkon a dlhý čas na spustenie tepelného úniku a teplotný rozsah nie je rovnomerný. Dôvodom môže byť, že kremenné svetlo nie je smerové svetlo a príliš veľké tepelné straty spôsobujú, že sotva presne spustí tepelný únik. Medzitým vstup energie nie je presný. Ideálnym testom tepelného úniku je kontrola spúšťacej energie a nižšia prebytočná vstupná hodnota, aby sa znížil vplyv na výsledok testu. Preto môžeme vyvodiť záver, že kremenná lampa nie je v súčasnosti užitočná.

Záver:

V porovnaní s tradičnou metódou spúšťania tepelného úniku buniek (ako je zahrievanie, prebíjanie a penetrácia) je šírenie lasera efektívnejším spôsobom s menšou vykurovacou plochou, nižšou vstupnou energiou a kratším časom spúšťania. To prispieva k vysoko efektívnemu energetickému vstupu na obmedzenej ploche. Túto metódu zaviedla IEC. Môžeme očakávať, že mnohé krajiny budú túto metódu brať do úvahy. Zvyšuje však vysoké požiadavky na laserové zariadenia. Vyžaduje si to vhodný zdroj lasera a zariadenia odolné voči žiareniu. V súčasnosti nie je dostatok prípadov na tepelný únikový test, túto metódu je stále potrebné overiť.