Kif Twaqqaf l-isplużjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju minħabba runaway termali?

Runaway termali hija problema fit-tul li bugged korporazzjonijiet kbar simili Tesla , Samsung , u Boeing u żgħar bl-istess mod.

Il-Boeing Dreamliner 787, li Boeing rreklamat bħala 20% effiċjenti fil-fjuwil, ġie mwaqqaf fl-2013. Fl-istess sena, il-Model S ta 'Tesla ġie taħt investigazzjoni tas-sigurtà federali wara li ħa n-nar mill-inqas 3 darbiet.Is-sena l-oħra Samsung fakkar 2.5 miljun Galaxy Note 7 smartphone.

Għat-tliet kumpaniji kollha, li huma l-aqwa plejers tad-dominju tagħhom, il-problema kienet l-istess - il-batteriji tal-Lithium-Ion installati fil-qalba tal-prodott tagħhom bħala sors ta 'enerġija.Il-batteriji tal-jone tal-litju installati f'Tesla Model S, Dreamliner 787 u Galaxy Note 7 kienu qed jisplodu kontinwament.

Għaliex batterija tal-jone tal-litju tisplodi bla mistenni?

Il-batteriji tal-jone tal-litju huma l-aktar tip ta 'batteriji użati f'diversi industriji iżda, taf x'jagħmilhom perikolużi?Jekk int riċerkatur li taħdem ma 'batteriji tal-jone tal-litju, tkun taf li waħda mir-raġunijiet ewlenin għaliex ħafna mill-batteriji tal-jone tal-litju jisplodu hija minħabba runaway termali.

X'inhu Thermal Runaway U Għaliex Hija l-Kawża Ewlenija ta 'Splużjonijiet tal-Batterija?
Fil-batteriji tal-jone tal-litju, il-katodu u l-anodu huma separati minn separatur tal-polyethylene irqiq – xi kultant 10 mikroni.Meta dan is-separatur jinqata ', jiġri ċirkwit qasir li jibda l-proċess imsejjaħ runaway termali.

Runaway termali jiġri normalment waqt l-iċċarġjar.It-temperatura titla 'malajr sal-punt tat-tidwib tal-litju metalliku u tikkawża reazzjoni vjolenti.

Raġuni ewlenija oħra wara runaway termali hija partiċelli mikroskopiċi oħra tal-metall li jiġu f'kuntatt ma 'partijiet differenti tal-batterija (dan jiġri l-ħin kollu fil-proċess ta' assemblaġġ tal-batterija), li jirriżulta f'ċirkwit qasir.

Normalment, short circuit ħafif jista 'jikkawża awto-kwittanza elevata u ftit sħana tiġi ġġenerata minħabba li l-enerġija tal-ħatt hija baxxa ħafna.Iżda, meta partiċelli tal-metall mikroskopiċi biżżejjed jikkonverġu fuq post wieħed, jista 'jiżviluppa qasir elettriku maġġuri u kurrent mdaqqsa se jgħaddi bejn il-pjanċi pożittivi u negattivi.

Dan jikkawża li t-temperatura togħla, li twassal għal runaway termali, imsejħa wkoll 'venting bil-fjamma.'

Waqt runaway termali, is-sħana għolja taċ-ċellula li tfalli tista 'tippropaga għaċ-ċellula li jmiss, u tikkawża li ssir instabbli termalment ukoll.F'xi każijiet, isseħħ reazzjoni katina li fiha kull ċellula tiddiżintegra fl-iskeda tagħha stess.

Għaliex l-isplużjoni ta 'batteriji Li-Ion hija Kwistjoni Maġġuri Għal Kulħadd?

L-ismartphone fil-but tiegħek huwa mħaddem minn a Batterija tal-Li-Ion .Huma wieħed mit-tipi l-aktar popolari ta 'batteriji rikarikabbli għall-elettronika portabbli minħabba d-densità għolja ta' enerġija tagħhom, l-effett ta 'memorja ċkejkna, u l-awto-discharge baxxa tagħhom.

Lil hinn mill-elettronika għall-konsumatur, il-batteriji tal-Ion tal-litju huma popolari għal applikazzjonijiet militari, ta 'vetturi elettriċi u aerospazjali.Pereżempju, il-batteriji tal-jone tal-litju ħadu post il-batteriji taċ-ċomb-aċidu konvenzjonali li ġew użati storikament għal karretti tal-golf u vetturi ta 'utilità.

Id-daqs tas-Suq Globali tal-Batterija tal-Lithium-Ion huwa mistenni jilħaq $46.21 biljun sal-2022, b'CAGR ta '10.8% matul il-perjodu 2016-2022.

Għal xi ħaġa li saret parti integrali mill-ħajja tagħna ta' kuljum b'pass daqshekk mgħaġġel, tassew inkunu qed nirriskjaw ħajjitna li jkollna dawn il-batteriji madwarna.

Minħabba l-applikazzjonijiet tagħhom, ma jistgħux jiġu sostitwiti faċilment iżda jekk il-problema tar-runaway termali tista 'tiġi solvuta, il-bilanċ jerġa' jiġi f'ġenna.

Kif Nistgħu Nipprevjenu Thermal Runaway Fi Batteriji tal-jone tal-litju ?

1. Introduzzjoni A Flame Retardant
Runaway termali spiss iseħħ minn titqib u ċċarġjar mhux xieraq.Biex jiġġieldu tali perikli tan-nar, l-inventuri użaw fluwidu termali li fih ritardant tal-fjammi.

Ritardant tal-fjammi huwa kompost li jinibixxi, irażżan jew idewwem il-produzzjoni tal-fjammi jew jipprevjeni t-tixrid tan-nar.

Hawnhekk għandhom il-mikrokapsulat ir-ritardant tal-fjammi (ġeneralment kompost tal-bromin) f'polyethylene ta 'densità għolja u miżjud ilma u kompost tal-glikol biex jipprepara l-fluwidu termali użat.Il-kompost tal-glikol jintuża hawnhekk bħala "anti-konġelanti" (komposti komuni tal-glikol użati huma ethylene glycol, diethylene glycol, u propylene glycol).

Ukoll, l-invenzjoni hija diskussa l-aktar fid-dawl tal-batteriji EV.Batterija meta tissejjaħ biex tħaddem vettura elettrika tissaħħan.Fluwidu termali jgħaddi mill-kontenitur u fuq il-moduli tal-batterija.

Fil-każ ta 'ħlas żejjed, jew inċident bil-karozza li jirriżulta fi titqib tal-batterija, ir-ritardant tal-fjammi fil-fluwidu termali jaġixxi biex inaqqas il-periklu tan-nar.B'mod aktar preċiż, il-mikrokapsuli tal-kompost tal-bromu jinkisru meta tintlaħaq it-temperatura tal-qsim minħabba s-sħana żejda tan-nar.Ir-ritardant tal-fjammi jinħeles mill-mikrokapsuli u jaġixxi biex iġib in-nar taħt kontroll.

2. L-użu ta 'Tagħmir li Jibda l-Ħsara
Ir-Regents ta 'l-Università ta' Kalifornja jidhru li huma pjuttost attivi fir-riċerka dwar kif jittrattaw problema termali runaway.

Fl-2006, ippreżentaw privattiva relatata ma 'elettroliti ta' polimeru ta 'modulu elastiku għoli adattati għall-prevenzjoni ta' runaway termali (US8703310).Sett differenti ta' inventuri ppreżentaw din il-privattiva (jiġifieri US'535) fl-2013, dwar il-mitigazzjoni ta' runaway termali bl-użu ta' materjali jew apparati li jibdew il-ħsara.

B'mod aktar preċiż, żviluppaw mekkaniżmu ta 'għeluq termali runaway li jista' jiġi attivat jew mekkanikament jew termalment (jew it-tnejn), hekk kif isseħħ il-ħsara fil-batterija (jiġifieri, qabel jew ftit wara li jibda l-runaway termali) u jieħdu ħsieb il-problema qabel ma tkun tista' saħansitra tibda. .

Tali kontromiżuri ta 'tbassir jew istantanji huma speċjalment meħtieġa meta batterija tkun soġġetta għal impatt jew pressjoni għolja (bħal inċident kif semmejt għall-privattiva preċedenti US'886 ukoll) u l-istruttura interna tagħha ssirilhom ħsara, u tikkawża shorting intern.

Il-prinċipju bażiku li fuqu topera huwa - peress li tagħbija mekkanika tiġi applikata għall-batterija, l-inizjaturi tal-ħsara jistgħu jikkawżaw ħsara mifruxa jew qerda tal-elettrodu sabiex ir-reżistenza interna tiżdied b'mod sinifikanti biex itaffu l-runaway termali anki qabel ma jista 'jiġri.

Hawnhekk tkellmu dwar żewġ tipi ta 'inizjaturi ta' ħsara –

Inizjaturi ta' ħsara passivi

Dawn l-inizjaturi jibdew qsim jew vojt fl-elettrodi mal-impatt, u xquq u/jew vojt bħal dawn iżidu l-impedenza interna ta 'l-elettrodu u, b'hekk, inaqqsu l-ġenerazzjoni tas-sħana assoċjata ma' shorting intern possibbli.Tali addittivi huma magħrufa bħala xquq jew inizjaturi ta' vojt (CVIs).

Il-ħsarat fl-elettrodu jistgħu jiġu kkawżati minn debonding jew nuqqas ta 'ebusija ta' interfaces ta 'l-elettrodu CVI, ksur, u qsim ta' CVI, eċċ. Eżempji ta 'addittivi passivi jinkludu partiċelli solidi jew porużi, fibri solidi jew vojta / porużi, u tubi, eċċ. jistgħu jiġu ffurmati minn materjali tal-karbonju bħal grafita, nanotubi tal-karbonju, karbonju attivat, suwed tal-karbonju, eċċ.

Inizjatur attiv tal-ħsara

Dawn l-inizjaturi jistgħu jipproduċu volum sinifikanti jew bidla fil-forma fuq tagħbija mekkanika jew termali.Inizjaturi attivi tal-ħsara jistgħu jinkludu partiċelli solidi jew porużi, żibeġ solidi jew vojta minn ġewwa, fibri u tubi solidi jew vojta minn ġewwa/porużi, eċċ. Inizjaturi attivi tal-ħsara jistgħu jiġu ffurmati minn ligi tal-memorja tal-forma bħal Ni—Ti, Ni—Ti—Pd, Ni —Ti—Pt, eċċ.

Il-kimiċi li huma rilaxxati matul runaway termali jista 'jkun tossiku u f'każijiet estremi, runaway termali jista' jikkawża nirien elettriċi u/jew batteriji li jisplodu.It-temperatura tal-arja ambjentali fl-ambjent tal-batterija għandha wkoll tinżamm kif suppost.Il-kontroll ta' dawn il-fatturi jnaqqas il-potenzjal għal runaway termali .

sors:https://www.greyb.com/prevent-thermal-runaway-problem-li-ion-batteries/