batterie au lithium-ion emballement thermique est les plus graves problèmes de sécurité, l'emballement thermique est souvent accompagnée de graves conséquences d'un incendie, la fumée, etc., pour la batterie au lithium-ion vie de l'utilisateur et la sécurité des biens a posé une grande menace. Nous batterie lithium-ion pour la chaleur détection d'emballement est principalement basée sur la température de la batterie, selon nos connaissances actuelles, provoque habituellement un emballement thermique en raison de mauvais traitements mécaniques, l'abus conduit temps électriquement court une grande quantité de chaleur, la batterie lithium-ion est limitée par la diffusion thermique, des quantités importantes de chaleur en batterie lithium-ion à l'intérieur de l'accumulation, ce qui provoque la décomposition de la matière active d'électrode positive, la libération d'oxygène actif, ce qui conduit à favoriser la décomposition par oxydation de l'électrolyte, génère plus de chaleur, ce qui provoque en fin de compte un emballement thermique de la batterie au lithium-ion, on sécurité pour une batterie au lithium-ion Le contrôle est également principalement basé sur sa surveillance de la température.
En général, nous sommes dans un bloc de batterie fixé à la partie du détecteur de température de résistance de la cellule, d'un thermocouple, la température de la batterie détectée en temps réel, lorsque l'anormal interrompt l'alimentation principale, pour assurer la sécurité de la batterie, mais le contrôle de la température actuelle de la batterie principale au lithium-ion sa température de surface est détectée, mais en raison des caractéristiques de la structure de la batterie au lithium-ion de telle sorte que la conductivité thermique dans toutes les directions sont très différentes, par exemple, des études sur les caractéristiques thermiques d'une grande taille batterie rectangulaire d'ions lithium comme Thomas Grandjean Université de Warwick trouvée, lorsque 20Ah la batterie LFP subit 10C à décharge à haute vitesse, lorsque la direction de l'épaisseur de la différence de température peut être jusqu'à 20 ℃, principalement limitée par la conductivité thermique à l'intérieur de la batterie, de sorte que la température de la surface de la cellule de mesure classique, il est difficile de réel réagir avec le lithium-ion La température interne de la batterie, l'écart entre les deux peut être dans les centaines de degrés Celsius.
En ont été faits pour résoudre les problèmes ci-dessus beaucoup d'efforts, par exemple, la batterie lithium-ion auquel est ajouté lors de la production de la température de résistance à la chaleur, thermocouple, par certains moyens qui conduisent à l'extérieur de la batterie, mais l'utilité de ces méthodes est pas très bon, depuis la première introduction du dispositif de mesure de la température est difficile de garantir l'étanchéité de la batterie, aura une incidence défavorable sur la performance de la batterie, suivi par des dispositifs de mesure de température qui nécessitent la connexion électrique, ont un impact sur la sécurité de la batterie au lithium-ion , de sorte que ces méthodes ne sont au stade du laboratoire, l'application pratique est difficile. Même si Alto Research Center des États-Unis et d'autres utilisation proposée pliable pression de réseau de fibres Ajay Raghavan à l'intérieur de la batterie, la température est détectée, et les problèmes d'étanchéité, Cependant, ces technologies sont encore immatures, et leur utilité est encore relativement faible.
Afin de résoudre le problème de la surveillance de la température interne de base de la batterie lithium-ion, l'Université du Texas à M. Parhizi, MB Ahmed Arlington, A. Jain ont proposé conjointement une méthode pour prédire les batteries lithium-ion à base de la température de base de la batterie lithium-ion du modèle thermique , La méthode peut déduire sa température de base à l'aide du modèle à travers la température de la surface de la batterie lithium-ion, ce qui peut nous aider à mieux surveiller la batterie au lithium-ion et réduire le risque d'emballement thermique.
Nous savons facteurs montée noyau batterie lithium-ion la température a deux effets: 1) le taux de cellules de chaleur, et 2) de la batterie vitesse d'emballement thermique M. Parhizi La chaleur dans les caractéristiques thermiques d'une pile cylindrique, et une batterie au lithium-ion La cinétique de réaction chimique, nous concevons un modèle de suivi de la température centrale de la batterie Le modèle peut tracer la température centrale de la batterie en temps réel.Les résultats expérimentaux montrent que le modèle est en bon accord avec la situation actuelle.
En tenant compte de la conduction dans et hors de la batterie et de la génération interne, le stockage de chaleur, vous pouvez obtenir la formule de conduction de chaleur suivante
Dans lequel les conditions limites sont représentées par la formule suivante, et nous supposons que nous pouvons obtenir la température T0 (t) à la surface (r = R) de la batterie à l'instant t (obtenue par la mesure).
En résolvant l'équation a constaté que la température du noyau de la cellule de batterie est déterminée par la vitesse de la température de la chaleur T1 (0, t) et T2 (0, t) déterminée par la température de surface de la batterie composée, comme le montre l'équation suivante. Par conséquent cherché pour obtenir des données de température de base de la batterie, nous avons besoin de connaître les caractéristiques thermiques du modèle de génération de chaleur de la batterie et la batterie. modèle thermogenèse, nous pouvons être calculé en utilisant l'équation Arrhenius, alors que les caractéristiques thermiques des paramètres de la batterie tels que la conductivité thermique, les données de capacité thermique spécifique peut être expérimentalement obtenir, afin que nous puissions observer la température de base de la batterie à l'aide du modèle ci-dessus.
Tcore (t) = T1 (0, t) + T2 (0, t)
Pour valider le modèle décrit ci-dessus, M.Parhizi 26650 en utilisant une batterie spécialement conçue vérifiée par des expériences. La figure suivante montre le taux de Q0 de chaleur maintenue constante, Ea les changements d'énergie d'activation, les tendances de la température prédite par l'analyse du modèle la comparaison avec les données de test, qui est représenté par un résultat de prédiction de modèle en ligne droite, les points creux représentent les données pour le test à partir des résultats de test on peut le voir dans les résultats prédits figure et le modèle de test réel conviennent très bien à l'écart maximal entre les deux Seulement environ 1%.
La photo montre l'énergie d'activation Ea est maintenue constante, mais dans le cas taux de production de chaleur Q0 est modifiée, le modèle prédit le taux d'augmentation de la température et les résultats des tests comparatifs, le même modèle de prédiction des résultats expérimentaux concordent très bien avec l'écart maximal de seulement 1,2%.
Les tests ci-dessus montrent que le modèle et les résultats des tests réels rencontrent la conception M.Parhizi est très bonne, la température de base de la batterie peut être prédite avec une grande précision lors de la prévision d'une batterie lithium-ion pendant l'augmentation emballement thermique de la température centrale, et nous devons la chaleur totale générée au cours de l'emballement thermique est calculé, le tableau suivant résume la chaleur générée lors de l'emballement thermique de la batterie lithium-ion à l'intérieur de diverses réactions et leur température de déclenchement.
La figure suivante montre la courbe de la température de surface de la batterie température du noyau de la batterie au lithium-ion (calculé), on peut noter sur la figure, les 600s avant, la température de surface de la batterie est supérieure à la température de base, principalement parce que la batterie initiale la température relativement basse, la chaleur sera. Cependant, avec l'augmentation de la température de la batterie, la réaction chimique augmente la conduction de la chaleur à partir du noyau à la surface de la batterie, la température du noyau de la batterie augmente rapidement, la température maximale du noyau de la batterie en cas d'emballement thermique, de La température de surface la plus élevée de 400 degrés Celsius.
Ci-dessous montre 18650NMC (Li (Ni0.45 Mn0.45 Co0.10) O2) et la courbe de température à coeur de la température de surface de la batterie pendant l'emballement thermique peut être vu sur la figure, en raison de la vitesse de production de préchauffage inférieur, la température de surface de la batterie et la température de base sont très proches, mais quand la température augmente jusqu'à une certaine température, pour des sous-réactions commencent, le taux de production de chaleur est fortement augmentée, la température à coeur a été rapidement en rampe à 1000 ° C, soit beaucoup plus La température de la surface de la batterie augmente.
La figure qui suit est une batterie au lithium-ion dans des conditions différentes de la conductivité thermique, la courbe de température du noyau de la batterie, on peut noter que la variation de température à coeur de 2% seulement des changements de perméabilité de la cellule thermique figure de 10%, à la fois le visible panneau inférieur chambre pas de forte corrélation b est une cellule ayant un boîtier différent de celui de la capacité thermique, la courbe de variation d'une température à coeur de la batterie, la chaleur spécifique de la variation de capacité de la batterie de 10%, la température du noyau de la batterie 7%, ayant une forte corrélation Sexe
La température au centre de l'emballement thermique de la batterie se produit des centaines de degrés supérieurs à la température de surface de la batterie, de sorte que les changements de température de surface de la batterie et de la température ne peut pas précisément à l'intérieur de la réaction avec des batteries lithium-ion, et M. Parhizi ce modèle prédictif élaboré et la température de la batterie est possible, au moyen des caractéristiques thermiques de la surface de la cellule, les paramètres cinétiques de la réaction chimique et des calculs précis de prédire la température du noyau, qui ne nécessite pas un équipement tel qu'un thermocouple placé à l'intérieur de la cellule, sans augmenter la complexité du système, ainsi il a une très bonne perspective d'une application dans la pratique.
