Das thermische Durchgehen von Lithiumbatterien ist in der Tat ein unvermeidliches Phänomen, vor allem aufgrund der hochreaktiven chemischen Eigenschaften von Lithiummetall, die die Verarbeitung, Lagerung und Verwendung von Lithiummetall äußerst anspruchsvoll für die Umwelt machen.
1. Gründe für das thermische Durchgehen von Lithiumbatterien
1.1 Interner Kurzschluss: Bei einem Kurzschluss zwischen dem Plus- und dem Minuspol im Inneren der Batterie entsteht eine große Wärmemenge, wodurch die Batterietemperatur schnell ansteigt und es zu einer unkontrollierten Wärmeentwicklung kommt. Kurzschlüsse können durch Fehler im Batterieherstellungsprozess, einen Membranbruch aufgrund der Alterung der Batterie oder durch Dendritenwachstum, der in die Membran eindringt, verursacht werden.
1.2 Überladung: Wenn eine Batterie überladen wird, kommt es zu einer Zersetzungsreaktion des internen Elektrolyten, bei der große Mengen an Gas und Wärme entstehen, was zu einem schnellen Anstieg der Batterietemperatur und einem thermischen Durchgehen führt. Eine Überladung kann durch eine Fehlfunktion des Ladegeräts, einen Ausfall des Batteriemanagementsystems (BMS) oder eine unsachgemäße Bedienung durch den Benutzer verursacht werden.
1.3 Äußerer Schaden:Wenn die Batterie durch Stöße, Druck oder Einstiche beschädigt wird, tritt der darin enthaltene Elektrolyt aus und reagiert chemisch mit dem Luftsauerstoff, wodurch große Mengen an Wärme und Gas entstehen, was zu einem schnellen Anstieg der Batterietemperatur und einem thermischen Durchgehen führt.
1.4 Batteriealterung: Wenn die Batterie über einen längeren Zeitraum verwendet wird, zersetzt und altert der interne Elektrolyt allmählich, was zu einer Verringerung der Batteriekapazität, einem Anstieg des Innenwiderstands und einer Verschlechterung der Wärmeableitungsleistung führt, was letztendlich zu einem thermischen Durchgehen führen kann der Batterie.
1.5 Umgebung mit hohen Temperaturen:Der langfristige Betrieb von Lithiumbatterien in Umgebungen mit hohen Temperaturen kann dazu führen, dass die Innentemperatur der Batterie weiter ansteigt, was zu einer unkontrollierten Erwärmung führt.
2. Gegenmaßnahmen gegen thermisches Durchgehen von Lithiumbatterien
2.1 Verbessern Sie die Genauigkeit der Batterieherstellung:Kontrollieren Sie die Qualität der Elektrodenplatten und Separatoren im Produktionsprozess streng. Um sicherzustellen, dass der Polarisator gratfrei ist, werden hochpräzise Schneidgeräte verwendet, und fortschrittliche Qualitätskontrollmethoden werden verwendet, um die Integrität und Gleichmäßigkeit der Membran sicherzustellen.
2.2 Materialauswahl und -verhältnis optimieren: Wählen Sie stabile positive und negative Elektrodenmaterialien und Elektrolyte. Bei Materialien für positive Elektroden sollte neben der Erfüllung der Anforderungen an die Energiedichte Materialsystemen mit guter thermischer Stabilität Vorrang eingeräumt werden. Wählen Sie gleichzeitig negative Elektrodenmaterialien aus, die einen stabilen SEI-Film bilden können, und passen Sie die Elektrolytzusammensetzung angemessen an, indem Sie einige thermisch stabile Additive hinzufügen, um die Zersetzung des Elektrolyten zu unterdrücken.
2.3 Qualitätskontrolle der Batteriemontage stärken: Legen Sie strenge Montageprozesse und -standards fest, stellen Sie durch automatisierte Montagegeräte die genaue Montage von Komponenten wie Elektroden und Separatoren sicher und führen Sie strenge Dichtungstests an den montierten Batterien durch.
2.4 Richtige Lade- und Entlademethoden:Verwenden Sie ein Ladegerät, das den Batteriespezifikationen entspricht, um Überladung und Tiefentladung zu vermeiden. Für Lithium-Batteriegeräte sollten angemessene Lade- und Entlade-Abschaltspannungen eingestellt werden und intelligente Ladealgorithmen sollten in die Gerätesoftware oder das Ladegerät eingebettet werden, um den Ladestrom und die Ladespannung dynamisch an den Zustand der Batterie anzupassen.
2.5 Kontrollieren Sie die Temperatur der Nutzungsumgebung:Vermeiden Sie die Verwendung und Lagerung von Batterien in Umgebungen mit hohen Temperaturen. Wenn die Batterie in Geräten in Umgebungen mit hohen Temperaturen eingesetzt wird, müssen wirksame Wärmeableitungsgeräte wie Kühlkörper, Lüfter usw. installiert werden.
2.6 Regelmäßige Inspektion und Wartung:Bei Geräten mit Lithiumbatterien, die über einen längeren Zeitraum verwendet werden, sollte die Batterie regelmäßig überprüft werden, einschließlich Sichtprüfung (auf Ausbuchtungen, Undichtigkeiten usw.) und Leistungsprüfung (auf Indikatoren wie Kapazität und Innenwiderstand).
3. Nationale und branchenspezifische Reaktionsstrategien für das thermische Durchgehen von Lithiumbatterien
3.1 Verteidigungsstandards verbessern: Das National Fire and Rescue Bureau und andere relevante Abteilungen haben vorgeschlagen, die Standards für den Brandschutz in Gebäuden zu verbessern, Konzepte für den Brandschutz und die Brandbekämpfung umzugestalten und den durch thermisches Durchgehen von Lithiumbatterien verursachten Schaden zu verringern.
3.2 Technologische Durchbrüche stärken: ErmutigenWir beherbergen Hersteller und verwandte Unternehmen, um die technologische Forschung und Entwicklung zu stärken, Produktionsprozesse zu verbessern und die Sicherheitsleistung wichtiger Materialien wie Elektrolyte und Membranen zu verbessern.
3.3 Neue Batterietechnologien fördern:Festkörperbatterien und andere neue Batterietechnologien weisen eine höhere Energiedichte und eine stabilere Leistung auf und werden zu einem Forschungsschwerpunkt für Fahrzeuge mit neuer Energie. Obwohl der Herstellungsprozess von Festkörperbatterien komplex und kostspielig ist, wird erwartet, dass er aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der Kostensenkung in Zukunft Flüssigbatterien ersetzen und das Risiko eines thermischen Durchgehens verringern wird.
4. Der Entwicklungspfad der Lithiumbatterie-Sicherheitstechnologie ist noch lang
Mit der weit verbreiteten Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen, tragbaren elektronischen Geräten und anderen Bereichen haben auch deren Sicherheitsprobleme zunehmend Beachtung gefunden.
4.1 Forschung und Innovation von Batteriematerialien:
Derzeit basieren Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich auf positiven Elektrodenmaterialien wie Lithium-Kobaltoxid und Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid sowie negativen Elektrodenmaterialien auf Graphit- oder Siliziumbasis. Diese Materialien können Sicherheitsrisiken wie thermisches Durchgehen und Kurzschlüsse während des Lade- und Entladevorgangs mit sich bringen.
Daher ist die Erforschung sichererer und stabilerer Batteriematerialien eine wichtige Richtung für die Sicherheitstechnologie für Lithiumbatterien. Beispielsweise haben Festkörperbatterien aufgrund ihrer höheren Energiedichte und besseren Sicherheit große Aufmerksamkeit erregt.
4.2 Optimierung des Batteriemanagementsystems (BMS):
BMS ist eine der Kernkomponenten von Lithium-Ionen-Akkus. Sie ist für die Überwachung der Spannung, des Stroms, der Temperatur und anderer Parameter des Akkus sowie für die Steuerung des Lade- und Entladevorgangs auf Grundlage dieser Parameter verantwortlich.
Durch die Optimierung des BMS-Algorithmus und des Hardwaredesigns kann die Sicherheit des Akkupacks verbessert werden. Durch die Überwachung des Gesundheitszustands des Akkus in Echtzeit können beispielsweise potenzielle Sicherheitsprobleme frühzeitig erkannt und behoben werden.
4.3 Fortschritte in der Batterie-Wärmemanagementtechnologie:
Lithium-Ionen-Batterien erzeugen während des Betriebs Wärme. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, kann dies zu einem Anstieg der Batterietemperatur führen, was zu Sicherheitsproblemen führt.
Daher ist die Erforschung einer effizienteren Batterie-Wärmemanagementtechnologie auch eine wichtige Richtung für die Sicherheitstechnologie für Lithiumbatterien. Beispielsweise die Einführung von Flüssigkeitskühlung, Luftkühlung und anderen Wärmeableitungsmethoden sowie die Entwicklung effizienterer integrierter Lösungen für Wärmemanagementsysteme.
4.4 Verbesserung der Batterieherstellungs- und Testtechnologie:
Der Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien hat einen erheblichen Einfluss auf deren LeistungSicherheit. Beispielsweise können Defekte und Verunreinigungen im Inneren der Batterie zu Sicherheitsproblemen führen.
Daher ist die Verbesserung der Qualitätskontroll- und Prüftechnologie im Batterieherstellungsprozess auch ein wichtiger Bestandteil der Sicherheitstechnologie für Lithiumbatterien. Durch den Einsatz fortschrittlicherer Fertigungsanlagen und Testmethoden können Defekte und Verunreinigungen im Inneren der Batterie reduziert und die Sicherheit der Batterie verbessert werden.
4.5 Formulierung und Verbesserung von Vorschriften und Standards:
Mit der weiten Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien werden die einschlägigen Vorschriften und Normen ständig verbessert. Diese Vorschriften und Normen geben klare Anforderungen und Vorschriften für die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien vor.
Daher ist die Stärkung der Formulierung und Verbesserung von Vorschriften und Standards auch eine wichtige Richtung für die Entwicklung der Sicherheitstechnologie für Lithiumbatterien. Durch die Formulierung strengerer Vorschriften und Standards können der kontinuierliche Fortschritt und die Verbesserung der Sicherheitstechnologie für Lithiumbatterien gefördert werden.