लिथियम आयन बैटरी थर्मल भगोड़ा सबसे गंभीर सुरक्षा समस्याओं है, थर्मल भगोड़ा अक्सर, आग, धुआं, आदि के गंभीर परिणाम के साथ है लिथियम आयन बैटरी उपयोगकर्ता के जीवन और संपत्ति की सुरक्षा के लिए एक महान खतरा उत्पन्न। हम लिथियम आयन गर्मी के लिए बैटरी भगोड़ा का पता लगाने के लिए मुख्य रूप से बैटरी तापमान पर आधारित है, हमारे वर्तमान ज्ञान के अनुसार, आमतौर पर यांत्रिक दुरुपयोग करने के कारण थर्मल भगोड़ा, दुरुपयोग विद्युत कम समय गर्मी की एक बड़ी राशि के लिए सुराग का कारण है, लिथियम आयन बैटरी तापीय प्रसार की स्थिति, में गर्मी का काफी मात्रा द्वारा सीमित है लिथियम आयन बैटरी संचय के अंदर, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री, सक्रिय ऑक्सीजन की रिहाई के के कारण अपघटन, इलेक्ट्रोलाइट की ऑक्सीडेटिव अपघटन आगे बढ़ाने के लिए अग्रणी,, अंत में लिथियम आयन बैटरी के थर्मल भगोड़ा के कारण, अधिक गर्मी उत्पन्न करता है हम एक लिथियम आयन बैटरी के लिए सुरक्षा नियंत्रण भी मुख्य रूप से अपने तापमान की निगरानी पर आधारित है।
आम तौर पर हम एक बैटरी पैक सेल प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर, एक थर्मोकपल के भाग से जुड़ी होती है, बैटरी वास्तविक समय में पता चला की तापमान, जब असामान्य मुख्य आपूर्ति बाधित, बैटरी की सुरक्षा है, लेकिन लिथियम आयन बैटरी मुख्य की वर्तमान तापमान की निगरानी सुनिश्चित करने के लिए इसकी सतह के तापमान का पता चला है, लेकिन लिथियम आयन बैटरी संरचना की विशेषताओं के कारण इस तरह के सभी दिशाओं में तापीय चालकता बहुत अलग, उदाहरण के लिए कर रहे हैं कि, वारविक थॉमस Grandjean विश्वविद्यालय की तरह एक बड़े आकार आयताकार लिथियम आयन बैटरी की थर्मल विशेषताओं पर अध्ययन पाया, जब 20Ah LFP बैटरी से होकर गुजरती है 10C उच्च दर निर्वहन, जब तापमान अंतर की मोटाई दिशा हो सकता है अप करने के लिए 20 ℃, मुख्य रूप से तापीय चालकता बैटरी के अंदर है, तो पारंपरिक माप कोशिका की सतह के तापमान के द्वारा ही सीमित है, यह मुश्किल है लिथियम आयन के साथ करने के लिए वास्तविक प्रतिक्रिया आंतरिक बैटरी तापमान, दोनों के बीच का अंतर सैकड़ों डिग्री सेल्सियस में हो सकता है।
पर इसके बाद के संस्करण की समस्याओं प्रयास का एक बहुत हल करने के लिए, उदाहरण के लिए, लिथियम आयन बैटरी है जो, गर्मी प्रतिरोध के तापमान, थर्मोकपल के उत्पादन के दौरान जोड़ा जाता है करने के लिए कुछ का मतलब है जो बैटरी के बाहर करने के लिए नेतृत्व द्वारा किया गया है, लेकिन इन तरीकों की उपयोगिता नहीं बहुत अच्छा, के बाद से तापमान माप उपकरण का पहला परिचय बैटरी की तंगी की गारंटी करने, प्रतिकूल बैटरी के प्रदर्शन, तापमान माप उपकरणों जो जोड़ने बिजली की आवश्यकता होती है, जिसके बाद प्रभावित करेगा मुश्किल है, है लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा पर कुछ प्रभाव है है, तो इन तरीकों केवल प्रयोगशाला के स्तर पर कर रहे हैं, व्यावहारिक अनुप्रयोग सीलिंग समस्याओं मुश्किल है। वहाँ यद्यपि संयुक्त राज्य अमेरिका और अन्य प्रस्तावित उपयोग सिमटने अजय राघवन फाइबर झंझरी बैटरी के अंदर दबाव की ऑल्टो रिसर्च सेंटर, तापमान का पता चला है, और, लेकिन तकनीक अभी भी परिपक्व नहीं, लेकिन यह भी गरीब से व्यावहारिक है।
लिथियम आयन बैटरी के आंतरिक कोर तापमान की निगरानी की समस्या को हल करने के लिए, आर्लिंग्टन के एम Parhizi, एमबी अहमद में टेक्सास विश्वविद्यालय, ए जैन ने संयुक्त रूप से थर्मल मॉडल की लिथियम आयन बैटरी कोर तापमान के आधार पर लिथियम आयन बैटरी की भविष्यवाणी करने के लिए एक विधि का प्रस्ताव , मॉडल की मदद से लिथियम आयन बैटरी की सतह का तापमान है, जो हमें मदद कर सकते हैं बेहतर लिथियम आयन बैटरी है, जो थर्मल भगोड़ा का खतरा कम करता नजर रखने के लिए की कोर तापमान से अनुमान लगाया जा सकता है।
हम कारकों पता लिथियम आयन बैटरी कोर तापमान वृद्धि दो प्रभाव होते हैं: 1) गर्मी कोशिकाओं की दर, 2) बैटरी थर्मल भगोड़ा गति एम Parhizi एक बेलनाकार बैटरी की थर्मल विशेषताओं में गर्मी है, और एक लिथियम आयन बैटरी रासायनिक प्रतिक्रियाओं, एक मॉडल बैटरी कोर तापमान पर नज़र रखने के लिए डिज़ाइन की गतिकी, अधिक मॉडल वास्तविक समय बैटरी की कोर तापमान, वास्तविक स्थिति के साथ लाइन में मॉडल के प्रायोगिक सत्यापन बहुत अच्छा है में ट्रैक किया जा सकता।
में आयोजित ध्यान में रखते हुए, और बैटरी, संग्रहीत गर्मी के अंदर चालन से बाहर है, तापीय चालकता निम्न समीकरण प्राप्त किया जा सकता
जहां सीमा की स्थिति निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी गई है, और हम मानते हैं कि हम सेल (आर = आर) की सतह पर टी (मापा) समय टी (मापा) पर तापमान प्राप्त कर सकते हैं।
समीकरण को हल करके पाया कि बैटरी सेल की कोर तापमान गर्मी के तापमान टी 1 (0, टी) और टी 2 (0, टी) के रूप में निम्न समीकरण में दिखाया गया है, से बना बैटरी की सतह का तापमान द्वारा निर्धारित की दर से निर्धारित किया गया है। तदनुसार चाहता था बैटरी कोर तापमान डेटा प्राप्त करने के लिए, हम, बैटरी और बैटरी। thermogenesis मॉडल हम अर्हनीस समीकरण का उपयोग कर की गणना की जा सकती है की गर्मी पैदा मॉडल की थर्मल विशेषताओं पता करने की जरूरत है, जबकि इस तरह के तापीय चालकता, के रूप में बैटरी मापदंडों के थर्मल विशेषताओं विशिष्ट उष्मा डेटा प्रयोगात्मक हो सकता है इसलिए हम बैटरी के मुख्य तापमान को देखने के लिए उपरोक्त मॉडल का उपयोग कर सकते हैं।
टीकोर (टी) = टी 1 (0, टी) + टी 2 (0, टी)
मॉडल ऊपर वर्णित प्रमाणित करने के लिए, M.Parhizi 26650 एक विशेष रूप से डिजाइन बैटरी प्रयोगों द्वारा सत्यापित का उपयोग कर। निम्न चित्र से पता चलता गर्मी Q0 की दर स्थिर रखा, Ea के सक्रियण ऊर्जा परिवर्तन, तापमान प्रवृत्तियों मॉडल विश्लेषण ने भविष्यवाणी की परीक्षण डाटा, जो एक सीधी रेखा मॉडल भविष्यवाणी परिणाम का प्रतिनिधित्व करती है के साथ तुलना, खोखले अंक परीक्षण के परिणाम से परीक्षण छवि में देखा जा सकता है के लिए डेटा का प्रतिनिधित्व पूर्वानुमानित परिणाम और वास्तविक परीक्षा मॉडल दोनों के बीच अधिकतम विचलन के साथ बहुत अच्छी तरह से सहमत केवल 1% के बारे में
चित्र सक्रियण ऊर्जा Ea स्थिर रखा जाता है दिखाता है, लेकिन मामले गर्मी में उत्पादन दर Q0 बदल गया है, मॉडल तापमान वृद्धि की दर और तुलनात्मक परीक्षण के परिणाम, के साथ प्रयोग के परिणाम केवल की अधिकतम विचलन के साथ बहुत अच्छी तरह से सहमत ही भविष्यवाणी मॉडल भविष्यवाणी 1.2%।
ऊपर परीक्षणों से पता चलता मॉडल और वास्तविक परीक्षण के परिणाम को पूरा कि M.Parhizi डिजाइन बहुत अच्छा है, बैटरी में कोर तापमान जब कोर तापमान में थर्मल भगोड़ा वृद्धि के दौरान एक लिथियम आयन बैटरी की भविष्यवाणी उच्च सटीकता के साथ भविष्यवाणी की जा सकती है, और हम की जरूरत है थर्मल भगोड़ा के दौरान उत्पन्न कुल गर्मी की गणना की जाती है। निम्न तालिका थर्मल भगोड़ा के दौरान लिथियम आयन बैटरी के भीतर विभिन्न प्रतिक्रियाओं और उनके ट्रिगर तापमान के दौरान उत्पन्न गर्मी का सार प्रस्तुत करती है।
निम्न चित्र बैटरी की सतह का तापमान की लिथियम आयन बैटरी कोर तापमान (गणना) वक्र से पता चलता है, हम आंकड़ा है, सामने 600s, बैटरी की सतह के तापमान कोर तापमान से अधिक है, से नोट कर सकते हैं जिसका मुख्य कारण प्रारंभिक बैटरी अपेक्षाकृत कम तापमान, गर्मी हो जाएगा। हालांकि, बैटरी के तापमान में वृद्धि के साथ, रासायनिक प्रतिक्रिया बैटरी की सतह, बैटरी कोर तापमान तेजी से बढ़ जाता है, थर्मल भगोड़ा होने की स्थिति में बैटरी कोर के अधिकतम तापमान, करने के लिए करने के लिए कोर से ताप संचालन बढ़ जाती है 400 डिग्री सेल्सियस से सबसे अधिक सतह का तापमान
नीचे 18650NMC (ली (Ni0.45 Mn0.45 Co0.10) O2) से पता चलता है और थर्मल भगोड़ा के दौरान बैटरी की सतह के तापमान की कोर तापमान वक्र कम पूर्व गर्मी उत्पादन की गति के कारण, आंकड़े से देखा जा सकता है, कोशिका का मुख्य तापमान सतह के तापमान के बहुत करीब है, लेकिन जैसा कि तापमान एक निश्चित तापमान तक बढ़ जाता है, गर्मी उत्पादन की दर बढ़ जाती है क्योंकि अधिक पक्ष प्रतिक्रियाएं शुरू होती हैं, इसलिए कोर तापमान तेजी से 1000 डिग्री सेल्सियस बैटरी सतह का तापमान बढ़ता है
निम्न चित्र तापीय चालकता के अलग अलग परिस्थितियों में एक लिथियम आयन बैटरी है, बैटरी कोर तापमान वक्र, हम 10% की अंजीर थर्मल सेल पारगम्यता परिवर्तन, केवल 2% की कोर तापमान परिवर्तन, दोनों दिखाई से नोट कर सकते हैं कमरे में कोई मजबूत संबंध कम पैनल ख ताप क्षमता तुलना में एक अलग मामला होने के लिए एक सेल, एक बैटरी कोर तापमान के परिवर्तन की अवस्था, बैटरी की क्षमता परिवर्तन 10%, बैटरी 7% की कोर तापमान की विशिष्ट ऊष्मा, होने एक मजबूत संबंध है सेक्स।
बैटरी थर्मल भगोड़ा के कोर तापमान डिग्री बैटरी की सतह का तापमान की तुलना में अधिक के सैकड़ों हो जाएगा, इसलिए बैटरी की सतह के तापमान और तापमान परिवर्तन सटीक लिथियम आयन बैटरी, और एम Parhizi के साथ प्रतिक्रिया के अंदर भविष्यफल बताने वाली इस मॉडल विकसित नहीं कर सकता , और बैटरी के तापमान कोशिका की सतह की थर्मल विशेषताओं के माध्यम से संभव है, रासायनिक प्रतिक्रिया गतिकी मानकों और सटीक गणना कोर तापमान है, जो एक थर्मोकपल सेल के अंदर रखा के रूप में इस तरह के उपकरणों की आवश्यकता नहीं है का अनुमान है, प्रणाली की जटिलता में वृद्धि के बिना, इस प्रकार व्यवहार में, एक बहुत अच्छी अनुप्रयोग संभावनाएं हैं
