電気自動車の大規模拡大に伴い、我々は、電気自動車へのアクセスを参照してください、より多くの機会が、多くの人々はまだリチウムイオン電池の安全性に疑問を持って、実際には、技術開発の年後、リチウムイオン電池自体の安全性が大幅に改善されており、バッテリパックのセキュリティ管理システムに続い 例えば、サーマル暴走警報システムは、近年では急速消火装置がかなり進歩しており、リチウムイオン電池の安全性インシデントであっても、早期警報が可能であり、消火剤の熱暴走が広がり、車内の乗客にとっては乗客や財産の安全を確保するのに十分な時間を得るために脱出した。
リチウムイオン電池の熱暴走の理由は、2つの主要なカテゴリに分けることができます: 1) 過充電、外部短絡、加熱、機械的誤用などの外部の理由、; 2) 内部の欠陥 (金属の不純物のような等)、否定的な、肯定的な材料は衰退の周期で等内部の理由。 リチウムイオン電池の熱暴走の外部原因を監視するのは比較的簡単で、電圧の監視や電池の表面温度の監視など、li イオン電池の内部原因を監視するのは難しい。 最近、アメリカのジョンズ・ホプキンス応用物理学研究所の Rengaswamy スリニヴァサン (第一著者、コミュニケーション著者) は、li イオン電池の内部抵抗を監視することにより、li イオン電池の温度変化を高分解能で分析できることを見出し、li イオン電池の熱暴走を早期に警告した。 Rengaswamy は、2つの部分にバッテリーの内部抵抗をスリニヴァサン: 1) インピーダンス振幅 z; 2) 角度 j、Rengaswamy スリニヴァサンの研究では、角度 j とリチウムイオン電池容量の関係が小さいことがわかった、しかし、バッテリ温度が非常に強い相関関係であるので、角度 J の変化によって監視することができるので、リチウムイオン電池の内部温度のリアルタイム監視を達成するために、警告の発生前に熱暴走。
上図はリチウムイオン電池の代表的な ac インピーダンスマップで、Li イオン電池の ac インピーダンスは、実部 z ' と虚数部 z ' の2つの部分から構成されています。 分析の容易さのために、著者は2つの部分にインピーダンスの実質そして架空部分を統合する: 振幅 z = (z ' 2 + z ' 2) 1/2、z ' と z ' の間の角度 J、z ' = z cos (j)、z ' = z sin (j)。 振幅 z は Li イオン電池のサイズと容量に関連しており、バッテリが大きいほど、z が小さくなり、角度 J はバッテリのサイズとほとんど関係がありません。 これは、電池の2つの異なるサイズがあるにもかかわらず、Z 値のギャップが大きいが、角度 J はまだ匹敵することを意味します。
実験で使用した電池は2機種で、日本のスープ浅50Ah バッテリーと5300タイプ 5.3 ah バッテリーからボストンのバッテリーは、下図の2種類のバッテリ ac インピーダンスグラフ (50% SOC)、図からインピーダンス z ' と虚数部 z ' の実際の部分を見ることができます リチウムイオン電池の容量と有意な相関関係を持っている, と角度 J とバッテリーの容量は非常に小さいです, しかし、温度相関が大きいと、50℃の電池温度変化により、角度 J 変化が20度に達することができるので、分解能の角度を観察して内部温度の測定を改善し、長年の技術進歩を経て、 リチウムイオン電池のインピーダンス角 j については、非常に低コストで高分解能 (10-3) の測定ができるようになったため、li イオン電池内部の温度変化をモニタリングするためには、角度 j の変化を監視することが有効な方法です。
次の画像は、データを監視する過程で外部加熱誘起熱暴走を介して LG 3AH18650 バッテリーです, 図からは加熱開始前に見ることができ、電池温度は14.3 ℃ (電池表面温度)、角度 J 9.5 度、電池は50℃ (電池表面温度) に加熱し、 角度 j を0.96 度に上げ、電池温度を240s 加熱した後、117℃に達し、角度 j も0.79 度に上げ、このとき電池は熱暴走を生じなかった。 55s 後、電池温度をさらに128℃ (電池表面温度) に上昇させ、角度 J も2.9 度に速やかに減少し、電池内部の温度が低下し始めたことを示す (これは、内部のダイアフラムが熱の吸収部分に溶け始めた)。 その後、バッテリーの漏れや噴火、バッテリーの温度が上昇し続けて60年頃、j の角度は絶えず減少しているが、電池のガス漏れが熱の一部を奪ったことを示し、電池内部の温度降下を引き起こしたが、電池の内部温度の一定した変化にもかかわらず、電池表面温度は全く反映されない、 li イオン電池の電圧は、バッテリリークが発生する前にほとんど変動しないため、li イオン電池の表面温度と電圧を監視するよりも、li イオン電池の熱暴走を検出するより効果的な方法であることを示している。
リチウムイオン電池の内部温度変化の長期モニタリングは非常に困難なものであり、リチウムイオン電池内部の温度を監視するために、我々は、SOC と温度状態を監視するために、バッテリ内部の光ファイバシステム上で以前に報告している方法など、いくつかの方法もあります ( スマートな目のリチウムイオン電池のために)、Li イオン電池内部の温度を予測するモデル法 (サーマル暴走でリチウムイオン電池のコア温度) もありますが、これらの方法は大きすぎるか複雑なのか、計算するには複雑すぎるので、オンボード BMS を実装するのは難しいですが、 Rengaswamysrinivasan によって採用された方法は、特定の周波数範囲で li イオン電池のインピーダンスを測定し、角度 J の値を得るために、高分解能で li イオン電池の内部温度を監視することができ、その実用的な値を大幅に向上します。 それは、電源バッテリーの内部温度の変化とサーマル暴走の早期警告のオンライン監視のための重要な実用的価値を持っています。
