Litiumbatterye het die voordele van draagbaarheid en vinnige laai, so hoekom sirkuleer loodsuurbatterye en ander sekondêre batterye steeds in die mark?
Benewens die probleme van koste en verskillende toepassingsvelde, is nog 'n rede sekuriteit.
Litium is die mees aktiewe metaal in die wêreld.Omdat die chemiese eienskappe daarvan te aktief is, sal litiummetaal 'n hewige oksidasiereaksie met suurstof hê wanneer litiummetaal aan die lug blootgestel word, dus is dit geneig tot ontploffing, verbranding en ander verskynsels.Daarbenewens sal redoksreaksie ook binne die litiumbattery plaasvind tydens laai en ontlaai.Ontploffing en spontane ontbranding word hoofsaaklik veroorsaak deur die ophoping, diffusie en vrystelling van litiumbattery na verhitting.Kortom, litiumbatterye sal baie hitte opwek tydens die laai- en ontlaaiproses, wat sal lei tot die styging van die interne temperatuur van die battery en die ongelyke temperatuur tussen individuele batterye, en sodoende die onstabiele werkverrigting van die battery veroorsaak.
Onveilige gedrag van termiese weghol-litium-ioonbatterye (insluitend battery oorlaai en oorontlading, vinnige laai en ontlading, kortsluiting, meganiese misbruik toestande, hoë temperatuur termiese skok, ens.) sal waarskynlik gevaarlike newe-reaksies binne die battery veroorsaak en hitte genereer, die passiewe film op die negatiewe elektrode en positiewe elektrode-oppervlak direk beskadig.
Daar is baie redes om termiese wegholongelukke van litiumioonbatterye te veroorsaak.Volgens die kenmerke van triggering, kan dit verdeel word in meganiese misbruik-snellering, elektriese misbruik-snellering en termiese misbruik-snellering.Meganiese misbruik: verwys na akupunktuur, ekstrusie en swaar voorwerp impak veroorsaak deur voertuig botsing;Elektriese misbruik: oor die algemeen veroorsaak deur onbehoorlike spanningsbestuur of elektriese komponentonderbreking, insluitend kortsluiting, oorlading en oorontlading;Hittemisbruik: veroorsaak deur oorverhitting wat veroorsaak word deur onbehoorlike temperatuurbestuur.
Hierdie drie snellermetodes is onderling verwant.Meganiese misbruik sal oor die algemeen vervorming of skeuring van die battery se diafragma veroorsaak, wat lei tot direkte kontak tussen die positiewe en negatiewe pole van die battery en kortsluiting, wat lei tot elektriese misbruik;Onder die toestand van elektrisiteitsmisbruik neem die hitte-opwekking soos Joule-hitte egter toe, wat veroorsaak dat die batterytemperatuur styg, wat in hittemisbruik ontwikkel, wat die kettingtipe hitte-opwekking-kantreaksie binne-in die battery verder veroorsaak, en uiteindelik lei tot die voorkoms van battery hitte weghol.
Battery se termiese weghol word veroorsaak deur die feit dat die hitte-opwekkingstempo van die battery baie hoër is as die hitte-afvoertempo, en die hitte word in 'n groot hoeveelheid opgehoop, maar nie betyds verdryf nie.In wese is "termiese weghol" 'n positiewe energieterugvoersiklusproses: die stygende temperatuur sal veroorsaak dat die stelsel warm word, en die temperatuur sal styg nadat die stelsel warm word, wat op sy beurt die stelsel warmer sal maak.
Die proses van termiese weghol: wanneer die battery interne temperatuur styg, ontbind die SEI film op die oppervlak van die SEI film onder hoë temperatuur, die litiumioon wat in die grafiet ingebed is, sal reageer met die elektroliet en die bindmiddel, wat die battery temperatuur verder opstoot tot 150 ℃, en 'n nuwe heftige eksotermiese reaksie sal by hierdie temperatuur plaasvind.Wanneer die batterytemperatuur bo 200 ℃ bereik, ontbind die katodemateriaal, wat 'n groot hoeveelheid hitte en gas vrystel, en die battery begin bult en word voortdurend warm.Die litium-ingebedde anode het by 250-350 ℃ met die elektroliet begin reageer.Die gelaaide katodemateriaal begin 'n hewige ontbindingsreaksie ondergaan, en die elektroliet ondergaan 'n hewige oksidasiereaksie, wat 'n groot hoeveelheid hitte vrystel, hoë temperatuur en 'n groot hoeveelheid gas opwek, wat ontbranding en ontploffing van die battery veroorsaak.
Die probleem van litiumdendrietneerslag tydens oorlading: Nadat die litiumkobalaatbattery ten volle gelaai is, bly 'n groot hoeveelheid litiumione in die positiewe elektrode oor.Dit wil sê, die katode kan nie meer litiumione aan die katode vashou nie, maar in die oorlaaide toestand sal die oormaat litiumione op die katode steeds na die katode swem.Omdat hulle nie volledig ingesluit kan word nie, sal metaallitium op die katode vorm.Aangesien hierdie metaallitium 'n dendritiese kristal is, word dit dendriet genoem.As die dendriet te lank is, is dit maklik om die diafragma deur te steek, wat interne kortsluiting veroorsaak.Aangesien die hoofkomponent van elektroliet karbonaat is, is die ontstekingspunt en kookpunt daarvan laag, dus sal dit brand of selfs by hoë temperatuur ontplof.
As dit 'n polimeer litiumbattery is, is die elektroliet kolloïdaal, wat geneig is tot meer gewelddadige ontbranding.Om hierdie probleem op te los, probeer wetenskaplikes om veiliger katodemateriaal te vervang.Die materiaal van litium manganaat battery het sekere voordele.Dit kan verseker dat die litiumioon van die positiewe elektrode heeltemal ingebed kan word in die koolstofgat van die negatiewe elektrode onder die volle ladingtoestand, in plaas daarvan om sekere residue in die positiewe elektrode soos litiumkobalaat te hê, wat tot 'n mate die generering van dendriete.Die stabiele struktuur van litiummanganaat maak sy oksidasieprestasie baie laer as dié van litiumkobalaat.Selfs al is daar 'n eksterne kortsluiting (eerder as 'n interne kortsluiting), kan dit basies ontbranding en ontploffing wat deur litiummetaalneerslag veroorsaak word, vermy.Litium-ysterfosfaat het hoër termiese stabiliteit en laer oksidasiekapasiteit van elektroliet, so dit het 'n hoë veiligheid.
Die verouderingsdemping van litiumioonbatterye word gemanifesteer deur kapasiteitsdemping en interne weerstandverhoging, en die interne verouderingsdempingsmeganisme sluit verlies van positiewe en negatiewe aktiewe materiale en verlies aan beskikbare litiumione in.Wanneer die katodemateriaal verouder en verval, en die kapasiteit van die katode onvoldoende is, is die risiko van litium-evolusie van die katode meer geneig om te voorkom.Onder die toestand van oorontlading, sal die potensiaal van katode tot litium styg tot bo 3V, wat hoër is as die oplospotensiaal van koper, wat die ontbinding van koperkollektor veroorsaak.Opgeloste koperione sal op die katode-oppervlak presipiteer en koperdendriete vorm.Koperdendriete sal deur die diafragma beweeg, wat interne kortsluiting veroorsaak, wat die veiligheidsprestasie van die battery ernstig beïnvloed.
Daarbenewens sal die oorlaaiweerstand van verouderende batterye tot 'n sekere mate afneem, hoofsaaklik as gevolg van die toename in interne weerstand en die afname van positiewe en negatiewe aktiewe stowwe, wat lei tot die toename van joule-hitte tydens die oorlaaiproses van batterye.Onder minder oorlaai kan newe-reaksies veroorsaak word, wat die termiese weghol van batterye veroorsaak.Wat termiese stabiliteit betref, sal litium-evolusie vanaf die katode lei tot 'n skerp afname in die termiese stabiliteit van die battery.
In 'n woord, die veiligheidsprestasie van die verouderde battery sal aansienlik verminder word, wat die veiligheid van die battery ernstig in gevaar stel.Die mees algemene oplossing is om die battery-energiebergingstelsel toe te rus met 'n batterybestuurstelsel (BMS).Byvoorbeeld, die 8000 18650-batterye wat in Tesla Model S gebruik word, kan intydse monitering van verskeie fisiese parameters van die battery realiseer, die batterygebruikstatus evalueer en aanlyndiagnose en vroeë waarskuwing deur sy batterybestuurstelsel uitvoer.Terselfdertyd kan dit ook ontladings- en voorlaaibeheer, batterybalansbestuur en termiese bestuur uitvoer.
Postyd: Des-02-2022