Lithium-ion rafhlaða hitauppstreymi og efnisgreining

Í dag nota ýmis bílafyrirtæki litíum rafhlöður í stórum stíl í rafhlöður og orkuþéttleikinn verður sífellt meiri, en fólk er enn litað af öryggi rafhlöðunnar og það er ekki góð lausn á öryggi rafhlöður.Thermal runaway er helsta rannsóknarviðfangsefni rafhlöðuöryggis og það er þess virði að einbeita sér að.

Fyrst af öllu skulum við skilja hvað er hitauppstreymi.Thermal runaway er keðjuverkunarfyrirbæri sem kemur af stað af ýmsum kveikjum, sem leiðir til mikillar hita og skaðlegra lofttegunda sem rafhlaðan gefur frá sér innan skamms tíma, sem getur jafnvel valdið því að rafhlaðan kviknar og springur í alvarlegum tilvikum.Það eru margar ástæður fyrir því að hitauppstreymi gerist, svo sem ofhitnun, ofhleðsla, innri skammhlaup, árekstur o.s.frv.. Hitahlaup rafhlöðunnar byrjar oft á niðurbroti neikvæðu SEI filmunnar í rafhlöðunni, fylgt eftir með niðurbroti og bráðnun þindarinnar, sem leiðir til neikvæða rafskautsins og raflausnarinnar, fylgt eftir með niðurbroti bæði jákvæða rafskautsins og raflausnarinnar, sem veldur því stórfelldri innri skammhlaupi sem veldur því að raflausnin brennur, sem síðan dreifist til annarra frumna, sem veldur alvarlegt hitauppstreymi og gerir öllum rafhlöðupakkanum kleift að framleiða sjálfkviknað.

Orsakir hitauppstreymis má skipta í innri og ytri orsakir.Innri orsakir eru oft vegna innri skammhlaups;ytri orsakir eru vegna vélrænnar misnotkunar, rafmagnsmisnotkunar, hitauppstreymis o.s.frv.

Innri skammhlaup, sem er bein snerting á milli jákvæðu og neikvæðu skautanna á rafhlöðunni, er mjög mismunandi hvað varðar snertingu og síðari viðbrögð koma af stað.Venjulega mun gríðarleg innri skammhlaup af völdum vélrænni og hitauppstreymisnotkunar koma beint af stað hitauppstreymi.Aftur á móti eru innri skammhlaup sem myndast af sjálfu sér tiltölulega minniháttar og hitinn sem hann myndar er svo lítill að hann kallar ekki strax á hitauppstreymi.Innri sjálfsþróun felur venjulega í sér framleiðslugalla, rýrnun á ýmsum eiginleikum af völdum öldrunar rafhlöðu, svo sem aukið innra viðnám, litíummálmútfellingar af völdum vægrar langvarandi misnotkunar o.s.frv. innri orsakir munu smám saman aukast.

Vélræn misnotkun, vísar til aflögunar litíum rafhlöðu einliða og rafhlöðupakka undir áhrifum utanaðkomandi krafts og hlutfallslega tilfærslu mismunandi hluta sjálfs síns.Helstu form gegn rafhlöðunni eru árekstur, útpressun og gata.Sem dæmi má nefna að aðskotahlutur sem ökutækið snerti á miklum hraða leiddi beint til þess að innri þind rafgeymisins hrundi, sem aftur olli skammhlaupi í rafhlöðunni og kveikti í sjálfsbruna innan skamms tíma.

Rafmagnsnotkun á litíum rafhlöðum felur almennt í sér ytri skammhlaup, ofhleðslu, ofhleðslu af ýmsum gerðum, sem er líklegast að þróast í hitauppstreymi til ofhleðslu.Ytri skammhlaup verður þegar tveir leiðarar með mismunaþrýstingi eru tengdir utan frumunnar.Ytri stuttbuxur í rafhlöðupökkum geta stafað af aflögun af völdum árekstra ökutækis, vatnsdýfingar, leiðaramengunar eða raflosts við viðhald.Venjulega hitar hitinn sem losnar frá ytri skammhlaupi ekki rafhlöðuna í stað þess að gata.Mikilvægur tengsl milli ytri skammhlaups og hitauppstreymis er hitastigið sem nær ofhitnun.Það er þegar hitanum sem myndast af ytri skammhlaupinu er ekki hægt að dreifa vel sem hitastig rafhlöðunnar hækkar og háhitinn kallar á hitauppstreymi.Þess vegna eru leiðir til að koma í veg fyrir að ytri skammhlaupið valdi frekari skemmdum að skera af skammhlaupsstraumnum eða dreifa umframhita.Ofhleðsla, vegna þess að hún er full af orku, er ein mesta hættan sem stafar af rafmagnsmisnotkun.Framleiðsla hita og gass eru tveir algengir eiginleikar ofhleðsluferlisins.Hitamyndunin kemur frá ómískum hita og hliðarviðbrögðum.Í fyrsta lagi vaxa litíumdendrítar á yfirborði rafskautsins vegna of mikillar litíuminnfellingar.