batería de litio-ion de fuga térmica es los problemas de seguridad más graves, la fuga térmica suele ir acompañada de graves consecuencias del fuego, humo, etc., para la seguridad de la vida y la propiedad del usuario de la batería de iones de litio que plantea una gran amenaza. Hemos de iones de litio para el calor detección de fuera de control se basa principalmente en la temperatura de la batería, de acuerdo con nuestro conocimiento actual, suele causar embalamiento térmico debido al abuso mecánico, mal uso conduce eléctricamente poco tiempo una gran cantidad de calor, la batería de iones de litio está limitada por las condiciones de difusión térmica, cantidades significativas de calor en la batería de iones de litio en el interior de la acumulación, causando la descomposición del material activo del electrodo positivo, la liberación de oxígeno activo, que conduce a la descomposición adicional por oxidación del electrolito, genera más calor, provocando finalmente que el embalamiento térmico de la batería de iones de litio, que la seguridad para una batería de iones de litio El control también se basa principalmente en su control de temperatura.
Por lo general, estamos en un paquete de baterías unido a la porción del detector de temperatura de resistencia celular, un termopar, la temperatura de la batería detectado en tiempo real, cuando el anormal interrumpe la alimentación principal, para garantizar la seguridad de la batería, pero la vigilancia de la temperatura actual de la batería principal de iones de litio se detecta su temperatura superficial, pero debido a las características de la estructura de la batería de iones de litio tal que la conductividad térmica en todas las direcciones son muy diferentes, por ejemplo, los estudios sobre las características térmicas de una batería de iones de litio rectangular de gran tamaño como Thomas Grandjean Universidad de Warwick encontrado, cuando 20Ah la batería LFP se somete a 10C de descarga de alta velocidad, cuando la dirección del espesor de la diferencia de temperatura puede ser de hasta 20 ℃, limitada principalmente por la conductividad térmica dentro de la batería, por lo que la temperatura de superficie de la célula de medición convencional, es difícil a bienes reaccionar con litio-ion La temperatura interna de la batería, la brecha entre los dos puede estar en los cientos de grados Celsius.
En se han hecho para resolver los problemas anteriores mucho esfuerzo, por ejemplo, la batería de iones de litio a la que se añade durante la producción de la temperatura de resistencia al calor, termopar, por determinados medios que conducen a la parte exterior de la batería, pero la utilidad de estos métodos no es muy buena, ya que la primera introducción del dispositivo de medición de la temperatura es difícil garantizar la estanqueidad de la batería, afectará adversamente el rendimiento de la batería, seguido por los dispositivos de medición de temperatura que requieren eléctrico de conexión, tienen algún impacto en la seguridad de la batería de iones de litio , por lo que estos métodos son sólo en la etapa de laboratorio, la aplicación práctica es difícil. a pesar de que, se detecta la temperatura Alto Research Center de los Estados Unidos y otros usos propuestos plegable de fibra de presión de reja Ajay Raghavan interior de la batería, y los problemas de sellado, Sin embargo, estas tecnologías todavía son inmaduras, y su practicidad es todavía relativamente pobre.
Con el fin de resolver el problema de control de la temperatura del núcleo interno de la batería de iones de litio, la Universidad de Texas en Arlington M. Parhizi, MB Ahmed, A. Jain propuesto conjuntamente un método para predecir las baterías de iones de litio a base de litio-ion de temperatura del núcleo de la batería del modelo térmico , que con la ayuda del modelo se puede deducir por la temperatura del núcleo de la temperatura de la superficie de la batería de iones de litio, que nos puede ayudar a un mejor seguimiento de las baterías de iones de litio, lo que reduce el riesgo de embalamiento térmico.
Conocemos factores subida de la batería de iones de litio temperatura de núcleo tiene dos efectos: 1) la tasa de celdas de calor; 2) de la batería térmica velocidad de embalamiento M. Parhizi El calor en las características térmicas de una batería cilíndrica, y una batería de iones de litio Química de reacción cinética, diseñamos un modelo de seguimiento de la temperatura central de la batería. El modelo puede rastrear la temperatura central de la batería en tiempo real. Los resultados experimentales muestran que el modelo está en buen acuerdo con la situación real.
Teniendo en cuenta la conducción dentro y fuera de la batería y la generación interna, almacenamiento de calor, puede obtener la siguiente fórmula de conducción de calor
En el que las condiciones de contorno están representados por la siguiente fórmula, y suponemos que podemos obtener la temperatura T0 (t) en la superficie (r = R) de la batería en el tiempo t (obtenido por la medición).
Al resolver la ecuación encontró que la temperatura del núcleo de la célula de la batería se determina por la tasa de temperatura T1 de calor (0, t) y T2 (0, t) determinado por la temperatura de la superficie de la batería compuesto de, como se muestra en la siguiente ecuación. De acuerdo con ello quería para obtener datos de temperatura del núcleo de la batería, necesitamos conocer las características térmicas del modelo de generación de calor de la batería y el modelo de la termogénesis batería. que se puede calcular usando la ecuación de Arrhenius, mientras que las características térmicas de parámetros de la batería, tales como conductividad térmica, los datos de capacidad de calor específico puede ser experimentalmente Entonces podemos usar el modelo anterior para observar la temperatura central de la batería.
Tcore (t) = T1 (0, t) + T2 (0, t)
Para validar el modelo descrito anteriormente, M.Parhizi 26650 utilizando una pieza especialmente diseñada verificado por experimentos. La siguiente figura muestra la tasa de Q0 calor mantiene constante, Ea los cambios de energía de activación, las tendencias de temperatura predicho por el análisis del modelo la comparación con los datos de prueba, que está representado por un resultado de predicción de modelo de línea recta, los puntos huecos representan los datos para la prueba de los resultados del ensayo pueden verse en la figura predijo resultados y el modelo de prueba real de acuerdo bastante bien con la desviación máxima entre los dos Solo alrededor del 1%.
La imagen muestra la energía de activación Ea se mantiene constante, pero en el calor caso se cambia Q0 tasa de producción, el modelo predice la velocidad de aumento de la temperatura y los resultados de las pruebas comparativas, el mismo modelo de predicción con los resultados experimentales de acuerdo bastante bien con la desviación máxima de solamente 1.2%.
Las pruebas anteriores muestran que el modelo y los resultados de ensayo reales se reúnen diseño M.Parhizi es muy buena, la temperatura del núcleo en la batería se pueden predecir con gran precisión al predecir una batería de iones de litio durante aumento embalamiento térmico de la temperatura central, y tenemos que el calor total generado durante el embalamiento térmico se calcula, la siguiente tabla resume el calor generado durante el embalamiento térmico en la batería de iones de litio en el interior de diversas reacciones y su temperatura de activación.
La siguiente figura muestra la curva de temperatura del núcleo de la batería de iones de litio (calculado) de la temperatura de la superficie de la batería, podemos observar en la figura, los 600s delanteras, temperatura de la superficie de la batería es mayor que la temperatura del núcleo, principalmente porque la batería inicial la temperatura relativamente baja, el calor será. Sin embargo, con el aumento de la temperatura de la batería, la reacción química aumenta la conducción de calor desde el núcleo hasta la superficie de la batería, la temperatura del núcleo de la batería se eleva más rápidamente, la temperatura máxima del núcleo de la batería en caso de fuga térmica, a La temperatura superficial más alta que 400 grados Celsius.
A continuación muestra 18650NMC (Li (Ni0.45 Mn0.45 Co0.10) O2) y la curva de temperatura del núcleo de la batería temperatura de la superficie durante el embalamiento térmico se puede ver en la figura, debido a la velocidad de producción de precalentamiento inferior, la temperatura de la superficie de la batería y la temperatura del núcleo están muy cerca, pero cuando la temperatura se eleva a una temperatura determinada, como más sub-reacciones comienzan, la tasa de producción de calor se incrementa en gran medida, la temperatura del núcleo se elevó rápidamente a 1.000 ° C, muy por encima La temperatura de la superficie de la batería aumenta.
La siguiente figura es una batería de iones de litio en condiciones diferentes de conductividad térmica, la curva de temperatura de la batería principal, podemos observar en la figura térmica cambio de permeabilidad celular de 10%, la variación de temperatura del núcleo de sólo el 2%, tanto el visible Room no fuerte correlación panel inferior b es una célula que tiene un caso diferente de la capacidad de calor, la curva de cambio de una temperatura interna de la batería, el calor específico del cambio de capacidad de la batería 10%, la temperatura del núcleo de la batería 7%, que tiene una fuerte correlación Sexo.
La temperatura del núcleo de la fuga térmica de la batería se producirá cientos de grados más alta que la temperatura de la superficie de la batería, por lo que la temperatura y los cambios de temperatura de la superficie de la batería no puede con precisión dentro de la reacción con baterías de iones de litio, y M. Parhizi este modelo predictivo desarrollado , y la temperatura de la batería es posible por medio de las características térmicas de la superficie celular, los parámetros de la cinética de reacción química y cálculos precisos predicen la temperatura del núcleo, que no requiere equipos tales como un termopar colocado en el interior de la célula, sin aumentar la complejidad del sistema, por lo tanto En la práctica, tiene muy buenas perspectivas de aplicación.
