باتری لیتیوم یون فراری حرارتی مشکلات امنیتی جدی ترین است، فراری حرارتی است که اغلب توسط عواقب جدی از آتش، دود، و غیره همراه است، برای زندگی و اموال امنیت کاربر باتری یون لیتیوم است یک تهدید بزرگ است. ما باتری یون لیتیوم برای گرما تشخیص فراری است که عمدتا در دمای باتری بر اساس، با توجه به دانش فعلی ما، معمولا باعث فراری حرارتی به دلیل سوء مکانیکی، سوء استفاده منجر زمان الکتریکی کوتاه مقدار زیادی از گرما، باتری لیتیوم یون با شرایط انتشار گرمایی، مقدار قابل توجهی از حرارت در محدود باتری های لیتیوم یون در داخل تجمع، باعث تجزیه الکترود مواد فعال مثبت، از انتشار اکسیژن فعال، منجر به پیشبرد تجزیه اکسیداتیو الکترولیت، تولید گرمای بیشتری، در نهایت باعث فراری حرارتی از باتری لیتیوم یون، ما ایمنی برای یک باتری لیتیوم یون کنترل است که عمدتا در نظارت بر دمای آن بستگی دارد.
معمولا ما در یک بسته باتری متصل به بخشی از مقاومت سلول آشکارساز دما، ترموکوپل هستند، درجه حرارت باتری شناسایی در زمان واقعی، زمانی که غیر طبیعی قطع منبع اصلی، برای اطمینان از ایمنی از باتری است، اما نظارت بر دمای کنونی از اصلی باتری لیتیوم یون دمای سطحی آن شناسایی شده است، اما با توجه به ویژگی های ساختار باتری لیتیوم یون به طوری که هدایت حرارتی در تمام جهات بسیار متفاوت است، به عنوان مثال، مطالعات در مورد ویژگی های حرارتی از یک باتری لیتیوم یون مستطیل شکل در اندازه بزرگ مانند دانشگاه توماس گراندین وارویک پیدا شده است، هنگامی که 20Ah باتری LFP تحت 10C تخلیه نرخ بالا، زمانی که جهت ضخامت اختلاف دما می تواند تا 20 ℃، در درجه اول توسط هدایت حرارتی در داخل باتری، به طوری که معمولی درجه حرارت سطح سلول اندازه گیری محدود است، آن را دشوار است به واکنش نشان می دهند و با لیتیوم یون دمای داخل باتری، شکاف بین این دو ممکن است صدها نفر از درجه سانتیگراد است.
در ساخته شده است به حل مشکلات فوق بسیاری از تلاش، برای مثال، باتری یون لیتیوم است که در طول تولید دمای مقاومت در برابر حرارت، ترموکوپل اضافه شده است، با استفاده خاصی که منجر به خارج از باتری، اما سودمندی از این روش ها است بسیار خوب است، از زمان معرفی اولین بار از دستگاه اندازه گیری دما مشکل است برای تضمین تمامیت باتری، منفی عملکرد باتری، به دنبال دستگاه های اندازه گیری دما که نیاز به برق اتصال تاثیر می گذارد، برخی از تاثیر بر ایمنی از باتری لیتیوم یون ، به طوری که این روش تنها در مرحله آزمایشگاهی می باشد، کاربرد عملی دشوار است. اگر چه وجود دارد مرکز تحقیقات آلتو در ایالات متحده و دیگر استفاده از پیشنهاد تاشو آجی راگاوان فیبر گریتینگ فشار داخل باتری، درجه حرارت شناسایی شده است، و مشکلات آب بندی، با این حال، این فن آوری ها هنوز نابالغ هستند و کاربرد آنها هنوز نسبتا فقیر است.
به منظور حل این مشکل از نظارت بر دمای هسته داخلی از باتری های لیتیوم یون، دانشگاه تگزاس در م پرهیزی در آرلینگتون، MB احمد، A. جین به طور مشترک یک روش برای پیش بینی باتری های لیتیوم یون بر اساس لیتیوم یون دمای هسته باتری از مدل های حرارتی ، که با کمک این مدل می تواند توسط دمای هسته دمای سطح باتری لیتیوم یون، که می تواند ما را به بهتر نظارت بر باتری های لیتیوم یون، که خطر ابتلا به فراری حرارتی را کاهش می دهد کمک کند، استنباط میشود.
ما می دانیم که عوامل افزایش باتری یون لیتیوم دمای هسته دارای دو اثر: 1) نرخ سلول های حرارتی؛ 2) باتری حرارتی سرعت فراری M. پرهیزی گرما در ویژگی های حرارتی از یک باتری استوانه ای، و یک باتری لیتیوم یون این مدل می تواند دمای هسته باتری را در زمان واقعی ردیابی کند. نتایج تجربی نشان می دهد که این مدل با شرایط واقعی سازگار است.
با توجه به هدایت به داخل و خارج از باتری و تولید داخلی، ذخیره سازی گرما، شما می توانید فرمول هدایت حرارتی زیر را دریافت کنید
در جایی که شرایط مرزی توسط فرمول زیر نشان داده، و ما فرض کنیم که ما می توانیم T0 دما (T) در سطح (R = R) از باتری در زمان t به دست آوردن (به دست آمده توسط اندازه گیری).
با حل معادله پیدا شده است که دمای هسته سلول باتری توسط نرخ T1 دمای حرارت (0، t) و T2 (0، تی) تعیین شده توسط دمای سطح باتری متشکل از، همانطور که در معادله زیر نشان داده شده است تعیین می شود. بر این اساس می خواست برای دریافت اطلاعات دمای هسته باتری، ما نیاز به دانستن ویژگی های حرارتی از مدل حرارت باتری و مدل گرمازایی باتری. ما می توانیم با استفاده از معادله آرنیوس محاسبه، در حالی که ویژگی های حرارتی از پارامترهای باتری مانند هدایت حرارتی، داده ظرفیت گرمایی ویژه می توانید تجربی باشد بنابراین ما می توانیم از مدل فوق برای مشاهده دمای هسته باتری استفاده کنیم.
Tcore (t) = T1 (0، t) + T2 (0، t)
به اعتبار مدل بالا توضیح داده، M.Parhizi 26650 با استفاده از یک باتری ویژه طراحی تایید شده توسط آزمایش. شکل زیر نشان نرخ Q0 حرارت ثابت نگه داشته، EA تغییرات انرژی فعال سازی، روند دما پیش بینی شده توسط مدل مورد استفاده مقایسه با داده ها از آزمون، است که توسط یک مدل خط نتیجه پیش بینی مستقیم نمایش داده شده، امتیاز توخالی نشان دادن داده ها برای آزمون از نتایج آزمون را می توان در شکل دیده پیش بینی نتایج و مدل آزمون واقعی دیدن همه موارد به خوبی با حداکثر انحراف بین دو فقط حدود 1٪ است.
تصویر نشان می دهد انرژی فعال سازی EA است ثابت نگه داشته، اما در حرارت مورد میزان تولید Q0 تغییر می کند، مدل پیش بینی میزان افزایش درجه حرارت و نتایج آزمون مقایسه، مدل پیش بینی همین کار را با نتایج تجربی به خوبی با حداکثر انحراف از تنها 1.2٪
آزمون فوق نشان می دهد که مدل و نتایج آزمون واقعی دیدار با طراحی M.Parhizi بسیار خوب است، دمای هسته در باتری را می توان با دقت بالا پیش بینی زمانی که پیش بینی یک باتری لیتیوم یون در طول افزایش فراری حرارتی در دمای هسته، و ما به نیاز گرمای تولید شده در طول کل فراری حرارتی محاسبه شده است، جدول زیر گرمای تولید شده در طول فراری حرارتی در باتری های لیتیوم یون در داخل واکنش های مختلف و درجه حرارت ماشه خود خلاصه می کند.
شکل زیر دمای هسته باتری لیتیوم یون (محاسبه) منحنی از دمای سطح باتری را نشان می دهد، ما می توانیم از شکل، 600s جلو، دمای سطح باتری بالاتر از درجه حرارت هسته ای است، توجه داشته باشید عمدتا به دلیل اولیه باتری درجه حرارت نسبتا پایین، حرارت خواهد بود. با این حال، با افزایش درجه حرارت باتری، واکنش شیمیایی انتقال حرارت از هسته به سطح باتری، دمای هسته باتری سریعتر افزایش می یابد، حداکثر درجه حرارت از هسته باتری در صورت فراری حرارتی، به افزایش حداکثر درجه حرارت بالاتر از سطح حدود 400 درجه سانتیگراد است.
زیر نشان می دهد 18650NMC (لی (Ni0.45 Mn0.45 Co0.10) O2) و منحنی دمای هسته دمای سطح باتری در طول فراری حرارتی را می توان از شکل دیده می شود، با توجه به سرعت تولید پیش حرارت پایین تر، دمای سطح باتری و دمای هسته بسیار نزدیک هستند، اما هنگامی که درجه حرارت افزایش می یابد به یک دمای خاص، به عنوان بیشتر زیر واکنش های آغاز، نرخ تولید حرارت است تا حد زیادی افزایش یافته است، دمای هسته به سرعت به 1000 درجه سانتی گراد نگاهداشته شد، به مراتب بالاتر دمای سطح باتری افزایش می یابد.
شکل زیر یک باتری لیتیوم یون تحت شرایط مختلف هدایت حرارتی است، منحنی باتری دمای هسته ای، ما می توانیم از نظر حرارتی تغییر نفوذپذیری سلول از 10٪، تغییر دمای هسته تنها 2 درصد، هر دو قابل مشاهده توجه داشته باشید اتاق همبستگی قوی پانل پایین تر ب یک سلول داشتن یک مورد متفاوت از ظرفیت گرمایی، منحنی تغییر دمای هسته باتری، گرمای خاص از تغییر ظرفیت باتری 10٪، دمای هسته از باتری 7٪، داشتن یک رابطه قوی است رابطه جنسی.
دمای هسته باتری فراری حرارتی صدها درجه بالاتر از دمای سطح باتری رخ می دهد، به طوری که درجه حرارت و تغییرات دما از سطح باتری نمی تواند به دقت داخل واکنش با باتری های لیتیوم یون، و م پرهیزی این مدل پیش بینی توسعه و درجه حرارت باتری با استفاده از ویژگی های حرارتی از سطح سلول امکان پذیر است، واکنش شیمیایی پارامترهای سینتیک و محاسبات دقیق پیش بینی درجه حرارت هسته، که تجهیزات از جمله نیاز ندارد به عنوان یک ترموکوپل قرار داده شده در داخل سلول، بدون افزایش پیچیدگی سیستم، در نتیجه در عمل، چشم انداز برنامه بسیار خوبی دارد.
