bateria de lítio-ion fuga térmica é os problemas de segurança mais graves, fuga térmica é frequentemente acompanhada por graves consequências do fogo, fumaça, etc., para a segurança de vida e propriedade do usuário de bateria de lítio-ion representava uma grande ameaça. Nós lítio-íon para o calor detecção de fugitivo é baseada principalmente na temperatura da bateria, de acordo com o nosso conhecimento actual, normalmente causar instabilidade térmica por causa do abuso mecânico, uso indevido leva electricamente curto espaço de tempo uma grande quantidade de calor, a bateria de lítio é limitada pelas condições de difusão térmica, quantidades significativas de calor em bateria de iões de lítio no interior da acumulação, causando a decomposição do material activo do eléctrodo positivo, a libertação de oxigénio activo, que conduz para promover decomposição oxidativa do electrólito, gera mais calor, em última análise, causando fuga térmica da bateria de iões de lítio, que a segurança para uma bateria de iões de lítio O controle também se baseia principalmente em seu monitoramento de temperatura.
Normalmente, estamos em um conjunto de baterias ligados à porção do detector de temperatura de resistência de células, um termopar, a temperatura da bateria detectada em tempo real, quando o anormal interrompe a alimentação principal, para garantir a segurança da bateria, mas o controlo da temperatura corrente da bateria principal ião lítio a sua temperatura de superfície é detectado, mas devido às características da estrutura da bateria de iões de lítio de modo a que a condutividade térmica em todas as direcções são muito diferentes, por exemplo, os estudos sobre as características térmicas de uma bateria de iões de lítio rectangular de grande porte como Thomas GRANDJEAN Universidade de Warwick encontrado, quando 20Ah a bateria LFP sofre 10C de descarga de alta velocidade, quando a direcção da espessura da diferença de temperatura pode ser de até 20 ℃, principalmente limitada pela condutividade térmica no interior da bateria, de modo que a temperatura da superfície da célula de medição convencional, é difícil verdadeiro reagem com iões de lítio A temperatura interna da bateria, o espaço entre os dois pode estar em centenas de graus Celsius.
No foram feitas para resolver os problemas acima referidos uma grande quantidade de esforço, por exemplo, de iões de lítio a que é adicionado durante a produção da temperatura de resistência ao calor, termopar, por determinados meios que levam ao exterior da bateria, mas a utilidade destes métodos não é muito boa, uma vez que a primeira introdução do dispositivo de medição de temperatura é difícil garantir a estanqueidade da bateria, vai afectar negativamente o desempenho da bateria, seguido por dispositivos de medição de temperatura que requerem eléctrico de ligação, tem algum impacto sobre a segurança da bateria de iões de lítio , de forma que estes métodos são só na fase de laboratório, a aplicação prática é difícil. Embora haja Alto Research Center do United States e outra utilização proposta dobrável Ajay Raghavan pressão gradeamento de fibra no interior da bateria, a temperatura é detectada, e os problemas de vedação, No entanto, essas tecnologias ainda são imaturas, e sua praticidade ainda é relativamente pobre.
A fim de resolver o problema do controlo da temperatura do núcleo interno da bateria de lítio-ion, a Universidade do Texas em de Arlington M. Parhizi, MB Ahmed, A. Jain proposto conjuntamente um método para prever as baterias de lítio-íon com base em lítio-íon temperatura interna da bateria do modelo térmico , que com a ajuda do modelo pode ser inferida pela temperatura do núcleo da temperatura da superfície da bateria de iões de lítio, que pode ajudar a controlar melhor as baterias de iões de lítio, o que reduz o risco de fuga térmica.
Sabemos factores de aumento de iões de lítio temperatura de núcleo tem dois efeitos: 1) a taxa de células de calor; 2) da bateria velocidade de aceleração térmica M. Parhizi O calor nas características térmicas de uma bateria cilíndrica, e uma bateria de iões de lítio Cinética de reação química, nós projetamos um modelo de rastreamento da temperatura do núcleo da bateria. O modelo pode rastrear a temperatura central da bateria em tempo real. Os resultados experimentais mostram que o modelo está de acordo com a situação atual.
Tendo em conta a condução dentro e fora da bateria e a geração interna, armazenamento de calor, você pode obter a seguinte fórmula de condução de calor
Onde as condições de contorno são dadas pela seguinte equação, e assumimos que podemos obter a temperatura T0 (t) no tempo t (medido) na superfície da célula (r = R).
Ao resolver a equação acima, podemos ver que a temperatura central da bateria é composta pela temperatura T1 (0, t) determinada pela taxa de produção de calor da bateria e T2 (0, t) determinada pela temperatura da superfície da bateria, Para obter os dados de temperatura do núcleo da bateria, precisamos conhecer o modelo de produção de calor da bateria e as características térmicas da bateria. Modelo de produção de calor Podemos usar a fórmula de Arrhenius para calcular e os parâmetros das características térmicas da bateria, como a condutividade térmica, a capacidade de calor específica e outros dados podem ser através de experimentos Então, podemos usar o modelo acima para observar a temperatura do núcleo da bateria.
Tcore (t) = T1 (0, t) + T2 (0, t)
Para verificar a eficácia do modelo acima, o M.Parhizi usando uma bateria especialmente projetada 26650 foi testado. A próxima figura está na taxa de produção de calor constante Q0, a energia de ativação Ea muda sob as circunstâncias, o modelo prediz a tendência de aumento de temperatura Em comparação com os dados experimentais, a linha reta representa o resultado da predição do modelo e o ponto oco representa os dados experimentais. Pode ser visto a partir da figura que o resultado de predição do modelo está de acordo com o resultado do teste real e o desvio máximo entre os dois Apenas cerca de 1%.
O gráfico abaixo mostra a comparação entre a taxa de aumento de temperatura prevista e os resultados do teste sob a condição de que a energia de ativação Ea seja mantida constante, mas a taxa de produção de calor Q0 é alterada. O mesmo resultado de previsão do modelo está em boa concordância com os resultados do teste e o desvio máximo é apenas 1,2%.
O teste acima mostra que o modelo projetado por M. Palhizi está de acordo com os resultados reais do teste e pode prever a temperatura do núcleo na bateria com alta precisão. Ao prever o aumento da temperatura do núcleo durante o impedimento térmico da bateria de iões de lítio, O calor total gerado durante o desembuamento térmico é calculado. A tabela a seguir resume o calor gerado por várias reações dentro da bateria de iões de lítio durante a fuga térmica e suas temperaturas de disparo.
A figura a seguir mostra a temperatura do núcleo da bateria de íon de lítio (calculada) e a curva de temperatura da superfície da bateria, podemos ver a partir da figura, nos primeiros 600, a temperatura da superfície da bateria é maior que a temperatura do núcleo, principalmente porque a bateria inicial A temperatura é baixa, portanto, a condução de calor da superfície ao núcleo da bateria. Mas à medida que a temperatura da bateria aumenta, o calor gerado pela reação química aumenta, a temperatura do núcleo da bateria começa a aumentar rapidamente, a temperatura máxima do núcleo da bateria no caso de fugas térmicas A temperatura da superfície mais alta do que 400 graus Celsius.
O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura do núcleo e da temperatura da superfície da célula 18650NMC (Li (Ni0.45Mn0.45Co0.10) O2) durante o desembuamento térmico. Como pode ser visto a partir da figura, devido à baixa taxa de calor inicial, A temperatura do núcleo da célula é muito próxima da temperatura da superfície, mas à medida que a temperatura aumenta para uma certa temperatura, a taxa de produção de calor aumenta bastante à medida que mais reações laterais começam a ocorrer, então a temperatura do núcleo aumenta rapidamente acima de 1000 graus Celsius A temperatura da superfície da bateria aumenta.
Figura uma bateria de iões de lítio sob diferentes condições de condutividade térmica, a curva de temperatura do núcleo da bateria, a partir da figura, podemos notar que a mudança de condutividade térmica da bateria de 10%, a temperatura do núcleo muda de apenas 2%, mostrando que ambas Não há uma forte correlação entre a Figura b é a bateria com capacidade calorífica específica diferente da curva de temperatura do núcleo da bateria, a mudança de capacidade de calor da bateria de 10%, a mudança de temperatura do núcleo da bateria de 7%, com uma forte correlação Sexo.
A temperatura no núcleo da célula é várias centenas de graus Celsius acima da superfície da célula no caso de uma fuga térmica, de modo que a temperatura muda na superfície celular não reflete com precisão as mudanças de temperatura dentro da célula e o modelo de predição desenvolvido por M. Parhizi , Pode calcular e prever com precisão a temperatura do núcleo por meio da temperatura da superfície da bateria, das características térmicas da bateria e dos parâmetros de cinética da reação química. O método não requer a instalação de dispositivos como termopares dentro da bateria e não aumenta a complexidade do sistema. Portanto, Na prática, possui excelentes perspectivas de aplicação.
