Översikt

Med fler olyckor som orsakas av litiumjonbatterier, är människor mer oroade över att batteriets termiska försvinner, eftersom den termiska försvinnandet som sker i en cell kan sprida värme till andra celler, vilket leder till att hela batterisystemet stängs av.

Traditionellt kommer vi att utlösa termisk körning genom att värma, stifta eller överladdning under tester. Dessa metoder kan dock varken kontrollera termisk runaway i en specificerad cell, och de kan inte heller enkelt implementeras under tester av batterisystem. Nyligen utvecklar människor en ny metod för att utlösa termisk flykt. Utbredningstestet i nya IEC 62619: 2022 är ett exempel, och det uppskattas att denna metod kommer att användas flitigt i framtiden. Denna artikel är att introducera några nya metoder som är under forskning.

Laserstrålning:

Laserstrålning är att värma ett litet område med högenergilaserpuls. Värmen kommer att ledas in i materialet. Laserstrålning används ofta inom områdena materialbearbetning, som svetsning, anslutning och skärning. Vanligtvis finns det typer av laser enligt följande:

• CO₂laser: koldioxidmolekylär gaslaser
• Halvledarlaser: Diodlaser gjord av GaAs eller CdS
• YAG-laser: Natriumlaser gjord av granat av yttriumaluminium
• Optisk fiber: laser gjord av glasfiber med sällsynta jordartsmetaller

Vissa forskare använder laser på 40W, 1000nm våglängd och 1 mm diameter för att testa på olika celler.

Efter att ha en datortomografi på den ej utlösta cellen kan det konstateras att det inte finns någon strukturell påverkan förutom hålet på ytan. Det betyder att lasern är riktad och har hög effekt, och att uppvärmningsområdet är exakt. Därför är laser ett bra sätt att testa. Vi kan styra variabeln och beräkna in- och utenergin exakt. Samtidigt har laser fördelarna med att värma och fästa, som snabb uppvärmning, och mer kontrollerbar. Laser har fler fördelar som:

• Det kan utlösa termisk flykt och kommer inte att värma granncellerna. Detta är bra för termisk kontaktprestanda

• Det kan stimulera intern brist

• Den kan mata in mindre energi och värme på kortare tid för att utlösa termisk rusning, vilket gör testet väl under kontroll.

Termitreaktion:

Termitreaktion är att få aluminium att reagera med metalloxid vid hög temperatur, och aluminium kommer att överföras till aluminiumoxid. Eftersom entalpin för bildning av aluminiumoxid är mycket låg (-1645kJ/mol), kommer den att generera mycket värme. Termitmaterial är ganska tillgängligt, och olika formler kan generera olika mängd värme. Forskare börjar därför testa med 10Ah-påse med termit.

Thermite kan lätt utlösa termisk flykt, men den termiska ingången är inte lätt att kontrollera. Forskare försöker designa en termisk reaktor som är förseglad och kan koncentrera värme.

Högeffekts kvartslampa:

Teori: Placera en högeffekts kvartslampa under en cell, och separera cellen och lampan med en platta. Plattan måste borras med ett hål för att garantera energiledning.

Testet visar att det behöver en mycket hög effekt och lång tid för att utlösa termisk flykt, och termiken varierar inte jämnt. Anledningen kan vara att kvartsljus inte är riktat ljus, och den för stora värmeförlusten gör att det knappast utlöser termisk flykt exakt. Samtidigt är energitillförseln inte exakt. Det ideala termiska runaway-testet är att kontrollera utlösningsenergin och sänka överskottsingångsvärdet, för att minska påverkan på testresultatet. Därför kan vi dra slutsatsen att kvartslampa inte är användbar för närvarande.

Slutsats:

Jämfört med traditionella metoder för att trigga cellvärme (som uppvärmning, överladdning och penetrering), är laserutbredning ett mer effektivt sätt, med mindre uppvärmningsarea, lägre ingångsenergi och kortare utlösningstid. Detta bidrar till en hög effektiv energitillförsel på det begränsade området. Denna metod har introducerats av IEC. Vi kan förvänta oss att många länder kommer att ta hänsyn till denna metod. Men det ställer höga krav på laserenheter. Det kräver lämplig laserkälla och strålningssäkra anordningar. För närvarande finns det inte tillräckligt med fall för termiskt runaway-test, denna metod behövs fortfarande verifiering.