Благодаря широкомасштабной популяризации электромобилей у нас появляется все больше возможностей видеть и доставлять электромобили, но многие люди все еще сомневаются в безопасности литий-ионных батарей. Фактически, после многих лет технологического развития литий Во-первых, безопасность ионной батареи значительно улучшилась. Во-вторых, система управления безопасностью батарейного блока, такая как система предупреждения об утечке тепла и быстродействующее устройство пожаротушения, добилась больших успехов в последние годы, даже если литиево-ионный аккумулятор имеет аварию безопасности. Это может быть раннее предупреждение, огнетушащий агент может подавить тепло и разложить, а также получить достаточно времени для выхода пассажиров из машины, чтобы обеспечить безопасность пассажиров и имущества.
Причины термического утечки литий-ионных батарей можно разделить на две категории: 1) внешние причины, такие как чрезмерный заряд, внешнее короткое замыкание, нагрев и механические нарушения; 2) внутренние причины, такие как внутренние дефекты (такие как металлические примеси), положительные и отрицательные Затухание полярного материала в цикле и т. Д. Мониторинг внешней причины теплового утечки литиево-ионной батареи относительно прост, например, контроль напряжения, контроль температуры поверхности батареи и т. Д., Но контроль за внутренними причинами литиево-ионного аккумулятора сложнее. Недавно Джон Пушкин из США Rengaswamy Srinivasan (первый автор, корреспондент) Лаборатории прикладной физики обнаружил, что анализ внутренней температуры литий-ионных батарей с высоким разрешением может быть достигнут путем контроля внутреннего сопротивления литий-ионных батарей и раннего теплового выхода литий-ионных батарей. Раннего предупреждения Rengaswamy Srinivasan разделил внутреннее сопротивление батареи на две части: 1) амплитуда импеданса Z; 2) угол j, Rengaswamy Srinivasan обнаружил, что угол j имеет небольшую связь с емкостью ионно-литиевой батареи, но с температурой батареи Очень сильная корреляция, поэтому мониторинг внутренней температуры литий-ионной батареи в режиме реального времени может быть осуществлен путем контроля изменения угла j, что приводит к потере тепла Раннее предупреждение, прежде чем они произойдут.
На рисунке выше показан спектр полного сопротивления переменного тока типичной литий-ионной батареи. Сопротивление переменного тока литиево-ионной батареи состоит из двух частей: реальной части Z 'и мнимой части Z' '. Для анализа автор объединяет действительную часть и мнимую часть импеданса. Он становится двумя частями: амплитудой Z = (Z '2 + Z' '2) 1/2 и углом j между Z' и Z '', поэтому Z '= Z cos (j), Z' '= Z sin (j). Амплитуда Z связана с размером и емкостью ионно-литиевой батареи. Как правило, чем больше батарея, тем меньше Z и угол j не связаны с размером батареи. Это означает, что даже две Различные размеры батарей, хотя значение Z велико, но угол j по-прежнему сопоставим.
В эксперименте используются две модели: батарея 50Ah из Японии Yuasa и батарея 5300 5.3Ah от батареи Boston. На рисунке ниже показана карта полного сопротивления переменного тока (50% SoC) двух батарей. Видя, что реальная часть Z 'и мнимая часть Z' 'импеданса имеют значительную корреляцию с емкостью ионно-литиевой батареи, угол j имеет небольшую корреляцию с емкостью батареи, но температура сильно коррелирована, батарея Температура изменяется на 50 ° C, угол j изменяется до 20 градусов, поэтому разрешение внутренней температуры батареи измеряется путем наблюдения угла j. В то же время, после многих лет технологического прогресса, мы можем теперь использовать литий по очень низкой цене. Ионный ионный импеданс j измеряется при высоком разрешении (10-3), поэтому мониторинг изменения угла j является эффективным методом для контроля внутреннего изменения температуры литиево-ионной батареи.
На следующем рисунке показаны данные мониторинга батареи LG 3Ah18650, вызванные термическим нагревом во внешней зоне нагрева. Из рисунка видно, что до начала нагрева температура батареи составляет 14,3 ° C (температура поверхности батареи), а угол j составляет -9,5 градусов. Батарея нагревается до 50 ° C (температура поверхности батареи), угол j поднимается до -0,96 градусов, после нагревания на 240 с температура батареи достигает 117 ° C, а угол j также поднимается до -0,79 градусов, и в это время батарея не выделяет тепло. После 55 секунд температура батареи повысилась до 128 ° C (температура поверхности батареи), а угол j также быстро снизился до -2,9 градуса, что свидетельствует о том, что внутренняя температура батареи начала уменьшаться (это может быть началом внутренней диафрагмы) Плавление поглощает часть тепла.) Примерно через 60 секунд батарея течет и извергается, а внешняя температура батареи продолжает расти. В это время угол j постоянно уменьшается, указывая на то, что аккумуляторный газ течет от некоторого количества тепла, в результате чего внутренняя температура батареи падает. Однако, хотя внутренняя температура батареи постоянно изменяется, температура поверхности батареи вообще не отражается, а напряжение литиево-ионной батареи почти не изменяется до утечки батареи, что указывает на то, что Для контроля температуры поверхности литиево-ионного аккумулятора и напряжение угла наблюдения J представляет собой более эффективный метод раннего предупреждения о тепловом пробое лития-ионный аккумулятора.
Мониторинг внутренней температуры литиево-ионных батарей был очень сложной задачей в течение длительного времени. Чтобы контролировать температуру внутри литиево-ионной батареи, у людей также есть много методов. Например, мы ранее сообщали о внутреннем размещении волокон батареи. Способ отслеживания состояния батареи SoC и температуры (с интеллектуальными глазами для литий-ионных батарей), также существуют модельные методы для прогнозирования температуры внутри литиево-ионной батареи (тепловые потери температуры в активной зоне литиево-ионной батареи), но эти Используемый метод является слишком большим и сложным, или расчет слишком сложный для внедрения в BMS транспортного средства, а метод, принятый RengaswamySrinivasan, измеряется простым измерением импеданса литиево-ионной батареи в определенном диапазоне частот. Значение j может контролировать внутреннюю температуру литиево-ионной батареи с высоким разрешением, что значительно улучшает ее практическое значение. Оно имеет важное практическое значение для онлайн-мониторинга внутреннего изменения температуры аккумуляторной батареи и раннего предупреждения о тепловом убегании.
