طرف مقابل با یک دوره چهار روزه، اصل مدارک ترجمه شده از باتری لیتیوم یون برای وسایل نقلیه الکتریکی "انرژی مواد ذخیره سازی بر روی '" ساز و فراری حرارتی :. بررسی "، برای اولین بار عمده Xuning فنگ اتمام ادبیات در اینجا امتیازات
1 باتری لیتیوم قدرت، رشد تقاضا و چگالی انرژی موازی افزایش می یابد
در آینده برای یک دوره طولانی از زمان، با چگالی انرژی باتری افزایش، خطر فراری حرارتی افزایش می یابد.
شکل 1. تولید EV و مصرف باتری لیتیوم یون برای وسایل نقلیه الکتریکی.
2. است نقشه راه خالص وسیله نقلیه الکتریکی باتری لیتیوم یون: نیاز به یک زندگی طولانی تر و خطوط پتانسیل پایین تر، پایداری حرارتی.
شکل 2 EV نشان می دهد. هدف این است که برای رسیدن به کمتر از 2020 با یک نقشه راه در سطح باتری یون لیتیوم از باتری 300 وات · کیلوگرم-1، می رسد 200 وات · 1 کیلوگرم سطح در بسته باتری، که نشان می دهد که برق کل محدوده از وسیله نقلیه ممکن است به 400 کیلومتر یا بیشتر افزایش یافته است. برای رسیدن به این هدف، ماده کاتد ممکن است تبدیل شدن به غنی کاتد نیکل مکتب کلاسیک جدید از LiFePO4 (LFP *) و Li'Ni1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3 O2 (NCM111) به عنوان LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622)، LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) Li- یا اکسید غنی از منگنز و مانند آن، و مواد آند ممکن است به از کربن (از جمله گرافیت ج) تغییر داد برای مخلوطی از سی و سی.
2 مشاهده ایمنی وسایل الکتریکی باتری لیتیوم از دیدگاه احتمال
از نقطه نظر احتمال از این دیدگاه، باتری های لیتیوم یونی شکست خود ناشی از اتفاق می افتد، اما در سطح بسیار پایین از خود ناشی داخلی اتصال کوتاه، نیز نامیده می شود خود به خود اتصال کوتاه مدارهای داخلی، علل ممکن و شکست باتری 787 (جدول 2 در نظر گرفته تصادف 4 و 5). برای EV، میزان شکست در خود فرد در سطح خودرو را می توان با P = 1- (1-P) ^ (MN)، که در آن P متر در نظر گرفته شده نرخ خرابی EV خودرو، EV آن محاسبه هر سلول گروه شامل n باتری. تسلا مدل S به عنوان مثال، N = 7104، با فرض 18650 autoinducer میزان شکست سلول 0.1 ppm و یا p است، زمانی که تعداد از EV به متر = 10000 برابر است، میزان شکست = P 0.9992، نشان می دهد که میزان شکست حدود 10000 محصولات با بی حد و حصر (در ایالات متحده، هر خودرو 10 000 7.6 سوخت آتش از یک تصادف آتش '13' گرفتار) طراحی شده است. در مقایسه با اتومبیل های معمولی، احتمال وقوع تصادفات به نظر می رسد EV پایین بیشتر
3 سوء استفاده از باتری لیتیوم یون قدرت
استفاده از ماشین آلات
یک نیروی خارجی، سلول های باتری لیتیوم، باتری در بخش های مختلف جابجایی نسبی خود، ویژگی های اصلی از سوء استفاده های مکانیکی خارجی تغییر شکل برای باتری های اولیه شامل فرم برخورد، اکستروژن و سوراخ. با توجه به سطح بسته باتری ، همچنین نیاز به در نظر گرفتن مشکلات ارتعاش.
هنگامی که یک تصادف ماشین، تغییر شکل از یک بسته باطری در بسته باتری است به احتمال زیاد رخ می دهد در حالت EV در پاسخ به یک بسته باتری در تاثیر در طول یک برخورد از '15' دفع ممکن است باعث تغییر شکل از بسته باتری عواقب خطرناک: 1) و وقوع یک جدا کننده باتری پاره شده اتصال کوتاه داخلی (ISC)؛ 2) نشت الکترولیت های قابل اشتعال و احتراق احتمالی. مطالعه رفتار اکستروژن بسته باتری نیاز به مطالعات چندمتغیره از سطح مواد، سطح سلولی تا سطح باتری دارد.
مقالات اثر گذاشتن بر خواص مکانیکی مواد از هر یک از عواقب مکانیکی دهید، و خلاصه با استفاده از انواع روش های مدل سازی کامپیوتری و شبیه سازی برای پیش بینی دهید مکانیکی. با توجه به سوء مکانیکی اغلب در اتصال کوتاه، اتصال کوتاه خارجی، نشت الکترولیت به ارمغان می آورد، و در نتیجه آوردن اثرات حرارتی روند، به طوری که کامپیوتر شبیه سازی مکانیکی - الکتریکی - ایجاد مدل حرارتی جفت، باتری لیتیوم دهید مکانیکی در قالب مدل نزدیک به واقعیت، بلکه فرار حرارتی پیش بینی نیاز فوری به انجام یک شبیه سازی رایانه ای از یک شریک کوچک ممکن است مایل به کشف در این جهت. .
دهید مکانیک، خطرناک ترین بدون شک سوراخ، بدن باتری به هادی قرار داده، و در نتیجه اتصال کوتاه مستقیم مثبت و منفی، برخورد نسبت به اکستروژن، اما احتمال وقوع یک اتصال کوتاه، تولید گرما در طول سوراخ شدید، باعث فراری حرارتی احتمال بالاتر قبلا، سوراخ ISC یک روش آزمون جایگزین در نظر گرفته. با این حال، تکرار آزمون طب سوزنی است که توسط سازنده باتری به چالش کشید. بعضی از مردم فکر می کنم با استاندارد است که چگالی انرژی باتری یون لیتیوم بالاتر هرگز تست پانچ ناخن بهبود تکرارپذیری تست سوراخ یا پیدا کردن یک روش آزمایشی جایگزین، مسئله باز و چالش برای تحقیقات ایمنی باتری یون لیتیوم است.
شایان ذکر است که در ماه ژانویه این سال است بعد از مقاله، منتشر شد مربوط به سوء مکانیکی از استانداردهای ملی، یک پیش نویس از پارچه "وسایل نقلیه الکتریکی با استفاده از لیتیوم یون الزامات ایمنی باتری،" پیش نویس، توصیه تعلیق، مونومر طب سوزنی آزمون این باید بخشی از "تغییر" است که نویسنده پیش بینی می کند.
سوء استفاده از برق
سوء استفاده الکتریکی از باتری های لیتیوم به طور کلی شامل اتصال کوتاه خارجی، بیش از حد و بیش از حد تخلیه می شود. بعضی از آنها احتمالا به فراموشی گرم می شوند.
اتصال کوتاه خارجی، هنگامی که یک اختلاف فشار دو هادی وجود دارد خارج از سلول روشن است، یک مدار کوتاه خارجی رخ می دهد. اتصال کوتاه خارجی بسته باتری ممکن است به دلیل تغییر شکل تصادف وسیله نقلیه ایجاد می شود، جاری شدن سیل در آلودگی هادی در طول نگهداری و یا مانند شوک الکتریکی. در مقایسه با سوراخ، به طور کلی، گرما منتشر شده توسط خارجی اتصال کوتاه به باتری اتصال کوتاه را از خارج به فراری حرارتی گرما نیست، بخش مهمی از متوسط درجه حرارت بالا در هنگام گرما است که توسط یک اتصال کوتاه خارجی ایجاد به خوبی می تواند نمی شود پراکنده است، درجه حرارت باتری بود افزایش می یابد، درجه حرارت بالا فراری حرارتی باعث شده است. بنابراین، روش بیشتر به خطر انداختن خارجی اتصال کوتاه و یا جریان اتصال کوتاه قطع گرما بیش از حد سرکوب می شوند.
غلو کردن، به دلیل انرژی کامل خود، سوء استفاده یکی از بالاترین خطر الکتریکی گرما و گاز در طول اجحاف کردن دو ویژگی های مشترک حرارت اهمی تولید شده از واکنش های گرما و سمت می باشد. در مرحله اول، با توجه به کبیسه را لیتیوم بیش از حد، لیتیوم رشد دندریت بر روی سطح آند. نقطه شروع لیتیوم رشد دندریت از زمان، یعنی نسبت استوکیومتری از کاتد و آند. در مرحله بعد، لیتیوم deintercalation علت حرارت بیش از حد با توجه به ساختار کاتد و سقوط آزاد اکسیژن (NCA انتشار اکسیژن کاتد »38 '). انتشار اکسیژن شتاب تجزیه الکترولیت، مقدار زیادی از گاز به دلیل افزایش فشار داخلی، سوپاپ اگزوز باز می شود، تخلیه باتری شروع می شود. مواد فعال با هوا پس از تماس با سلول، واکنش نشان می دهند به شدت منتشر مقدار زیادی از گرما. حفاظت از غلو کردن از مدیریت ولتاژ و تنظیم هر دو از مواد.
5. شود باتری لیتیوم یون تجاری است که بیش ازحد شارژ ناشی TR نتیجه.
Overdischarge، ولتاژ بین سلول های باتری اجتناب ناپذیر است. بر این اساس، پس از آن که تحت نظارت BMS شکست خورده هر ولتاژ سلول را مشخص، سلول داشتن کمترین ولتاژ بیش از حد شود مرخص خواهد شد. دهید Overdischarge و مکانیسم های دیگر اشکال مختلف از سوء استفاده، یک خطر بالقوه ممکن است دست کم گرفت. در طول overdischarge، سلول باتری داشتن کمترین ولتاژ ممکن است به صورت سری با سایر سلول های ترشح مجبور در هنگام تخلیه اجباری، واژگونی قطب متصل است، ولتاژ سلول منفی می شود بیش از ترشحات و حرارت غیر طبیعی. overdischarge ناشی از حمل و نقل یون مس محلول از طریق غشایی از دندریت مس تشکیل و داشتن پتانسیل پایین در سمت کاتد. رشد همچنان به افزایش، دندریت مس ممکن است جدا نفوذ، و در نتیجه جدی ISC
6. است overdischarge، اتصال کوتاه داخلی ناشی از انحلال و رسوب مس جمع فعلی ناشی از
سوء استفاده داغ
گرمای بیش از حد محلی ممکن است سوء حرارتی معمولی در بسته باتری رخ می دهد. به ندرت وجود داشته باشد به طور مستقل گرم سوءمصرف اغلب از سوء الکتریکی و مکانیکی توسعه یافته، و به طور مستقیم باعث به بخش نهایی فراری حرارتی جز با توجه به مکانیک / برق سوء استفاده از علاوه بر این بیش از حد، گرم شدن بیش از ممکن است توسط یک تماس اتصال شل ایجاد می شود. شل شدن اتصال باتری تایید شده است. دهید حرارتی آنالوگ در حال حاضر بسیاری از مورد، استفاده از یک دستگاه کنترل از باتری های گرمایشی، به منظور مشاهده روند گرمایش در واکنش .
اتصال کوتاه داخلی
یک مدار داخلی کوتاه، باتری تماس مستقیم مثبت و منفی با، البته، درجات مختلفی از واکنش تماس ناشی همچنین ممکن است متفاوت باشد به طور گسترده ای پس از آن دهید به طور کلی مکانیکی به دلیل گرما و ISC توده مستقیم باعث TR. در مقابل، توسعه اتصال کوتاه مدارهای داخلی خود ، میزان نسبتا جزئی، آن را تولید حرارت کمتر، خواهد ماشه نیست TR بلافاصله نرخ آزاد سازی انرژی، و همچنین طول جدا شکستن از درجه از زمان ISC TR متفاوت است. ISC در نظر گرفته شده است که خود به خود در فرایند تولید نشات آلودگی و یا نقص. آلودگی / نقص خواهد چند روز یا حتی ماه به توسعه را به خود به خودی ISC را، فرآیند بارداری طولانی مکانیسم بسیار پیچیده است.
8. شود سه اتصال کوتاه مدارهای داخلی.
4 بررسی اجمالی از واکنش های زنجیره ای در جریان فرار حرارتی و انتشار انرژی
در TR را می توان با یک مکانیسم واکنش زنجیره ای نشان داده شده در شکل 9 توضیح داد پس از آن که افزایش درجه حرارت غیر طبیعی در شرایط توهین آمیز، یک واکنش شیمیایی توسط یکی رخ می دهد، تشکیل یک واکنش زنجیره ای حرارتی - دما - واکنش (به HTR) حلقه است علت ریشه ای واکنش زنجیره ای. برای روشن، گرمای غیر عادی را افزایش درجه حرارت باتری، با شروع عوارض جانبی، برای مثال، SEI تجزیه معاون واکنش همچنین حرارت را بیشتر به شکل چرخه HTR. چرخه HTR در دمای بسیار بالا تا برق هسته تجربه TR.
شکل 9 استفاده از یک مکانیسم واکنش زنجیره ای الکترود مکتب کلاسیک جدید / گرافیت PE و پوشش های سرامیکی از جداکننده باتری لیتیوم یون در روند TR 70 نشان می دهد. در کل فرایند افزایش درجه حرارت، واکنش تجزیه SEI بین آند و الکترولیت، PE تنها در طول مکانیسم واکنش زنجیره ای عرضه شده ذوب ماتریس، و تجزیه تجزیه الکترولیت و مانند آن رخ می دهد پی در پی مکتب کلاسیک جدید کاتد است. هنگامی که فروپاشی جدا پوشش سرامیک، تعداد زیادی از اتصال کوتاه داخلی انتشار فوری از قدرت باتری، احتراق ممکن است TR الکترولیت شود. 9. تفسیر کیفی. به لحاظ کمی توضیح زنجیره HTR حلقه واکنش، هر یک از اجزای مختلف تولید ترمودینامیکی مواد لازم است.
مکانیسم TR بر اساس یک بررسی قبلی '33، 63، 71، ما پیشنهاد می کنیم نشان می TR زنجیره ای دوره مکانیسم، به عنوان انرژی در شکل است منتشر شد. انتشار انرژی، اولین بار در ادبیات، برای کمی با توجه به توسعه فراری حرارتی فرآیند تعیین شرایط فرار حرارتی.
9. واکنش زنجیره ای است تفسیر کیفی در طول فراری حرارتی.
نقشه انتشار انرژی به شرح زیر شرح داده شده است:
ویژگی های کلیدی LFP به تجزیه الکترولیت به عنوان مثال. واکنش شیمیایی دمای مشخصه عبارتند از قدرت و حرارت (Q)، که نشان دهنده نرخ انتقال حرارت و آنتالپی ([دلتا] ساعت)، آنتالپی واکنش نشان دهنده کل انرژی در طول منتشر شده است. دمای مشخصه شامل واکنش دمای شروع (Tonset)، درجه حرارت اوج (یک Tpeak) و درجه حرارت پایان (تمایل). محور X از شکل 10 یک دمای مشخصه، بنابراین، منطقه واکنش است که در داخل یک منطقه در جهت افقی واقع شده است. تپه شکل منطقه داشتن یک رنگ (سبز LFP ) نشان دهنده LFP سینتیک شیمیایی و تجزیه واکنش الکترولیت. شکل کوه مانند منحصر به فرد توسط منطقه تعیین Tonset، Tpeak، تمایل و Q .Q تعیین ارتفاع منطقه تپه شکل، و Δh تعیین موقعیت عمودی کوه. با توجه به افسانه ای، همه سینتیک شیمیایی را می توان در نمودار انتشار انرژی در شکل 10 نشان داده شده، جایی که سینتیک تمام فرآیندهای واکنش های مختلف را می توان مقایسه کرد.
آن است که تاکید فرض: است این نسخه از انرژی 100٪ برای باتری، تجزیه آند و کاتد SOC مواد را به واکنش ترکیب با الکترولیت گرفته شده است.
شکل 10. نمودار آزادی انرژی یک باتری لیتیوم یون.
5 بهبود مقاومت باتری به فرار از حرارتی
فراری حرارتی در طول واکنش آند که رخ می دهد، واکنش کاتد که رخ می دهد، چگونه جدا از جمع به ذوب شدن، باعث اتصال کوتاه مدارهای داخلی عظیم. برای جزئیات را ببینید (ادامه، ادامه از).
بحث در مورد چگونه برای جلوگیری از فراری حرارتی را عواقب بد، از نظر بهبود ایمنی از مواد الکترود و الکترولیت ها و جدا از سه قسمت اصلی، به معرفی انواع روش الکترود اصلاح شده، مواد افزودنی الکترولیت و سیستم الکترولیت جدید، و همچنین به عنوان دیافراگم امن تر نوع (ادامه)
6 کاهش خطر فرار حرارتی
در اینجا به طور عمده از کنترل گسترش زاویه فراری حرارتی. یک مقاله در مقابل وجود دارد "بسته باتری نیرومندی طراحی، آیا تا کنون متوجه کاملا راه (مقاله کامل)"، که در طراحی ساختاری امنیتی، اکثریت بلکه از منظر ارتباطات برای جلوگیری از مسائل فراری حرارتی به در نظر گرفتن مقاله انرژی مواد ذخیره سازی "ساز و فراری حرارتی از باتری لیتیوم یون برای وسایل نقلیه الکتریکی: یک بررسی". در سوالات مطرح شده به ویژه در مورد فرار از زمان ". یک مسافر زمان تخلیه ماشین کمتر از 30 ثانیه، طول زمان برای اتوبوس تخلیه 12 متر پنج دقیقه، بنابراین مطمئن شوید که به رزرو وقت برای فرار است، هیچ حادثه تضمین در طول حدودی وجود دارد، مردم به دام افتاده بودند. بنابراین، TR شدید 5 مجاز نیست که در عرض چند دقیقه گسترش یابد. این شماره می تواند به عنوان یک مرجع کمی برای امنیت طراحی سیستم ما باشد.
7 خلاصه
اسناد و مدارک در وسایل نقلیه الکتریکی یک بررسی جامع با یک باتری لیتیوم یون تجاری داغ از مکانیزم کنترل انجام، معرفی فعلی، پدیده فراری حرارتی، تحقیق علل و راهبردهای مقابله. سوء استفاده، از جمله سوء مکانیکی، سوء الکتریکی و سوء حرارتی. اتصال کوتاه مدارهای داخلی است همه از ویژگی های از شرایط سوء استفاده بیشتر است. فرار حرارتی مکانیسم واکنش زنجیره ای تشریح شده در این روند از واکنش تجزیه مواد جزء سلول های یک مکان. واکنش پیشنهاد انرژی از همه از اجزای سلول سینتیک جدید نمودار انتشار انرژی به توضیح مکانیسم واکنش زنجیره ای در طول فراری حرارتی. دو مورد بیشتر روشن شدن رابطه بین اتصالی داخلی و فراری حرارتی. در نهایت، سه مفهوم حفاظت برای کمک به کاهش خطر ابتلا به فراری حرارتی.
