Oversigt

Når der sker flere ulykker forårsaget af lithium-ion-batterier, er folk mere bekymrede over batteriets termiske løb, da den termiske løbe væk, der forekommer i en celle, kan sprede varme til andre celler, hvilket fører til nedlukning af hele batterisystemet.

Traditionelt vil vi udløse termisk løb ved opvarmning, pinning eller overopladning under test. Disse metoder kan dog hverken styre termisk løbsk i en specificeret celle, og de kan heller ikke nemt implementeres under test af batterisystemer. For nylig er folk ved at udvikle en ny metode til at udløse termisk flugt. Forplantningstesten i den nye IEC 62619: 2022 er et eksempel, og det vurderes, at denne metode vil blive udbredt i fremtiden. Denne artikel er at introducere nogle nye metoder, der er under forskning.

Laserstråling:

Laserstråling er at opvarme et lille område med højenergi laserpuls. Varmen vil blive ledt inde i materialet. Laserstråling er meget udbredt inden for materialebearbejdning, såsom svejsning, tilslutning og skæring. Normalt er der typer af laser som følger:

• CO₂laser: kuldioxid molekylær gas laser
• Halvlederlaser: Diodelaser lavet af GaAs eller CdS
• YAG laser: Natriumlaser lavet af yttrium aluminium granat
• Optisk fiber: laser lavet af glasfiber med sjældne jordarters element

Nogle forskere bruger laser på 40W, 1000nm bølgelængde og 1 mm diameter til at teste på forskellige celler.

Under en CT-scanning af den ikke-udløste celle, kan det konstateres, at der ikke er nogen strukturel påvirkning bortset fra hullet på overfladen. Det betyder, at laseren er retningsbestemt og højeffekt, og at varmeområdet er præcist. Derfor er laser en god måde at teste på. Vi kan styre variablen og beregne input og output energi nøjagtigt. I mellemtiden har laser fordelene ved opvarmning og fastgørelse, som hurtig opvarmning, og mere kontrollerbar. Laser har flere fordele som:

• Det kan udløse termisk løb og opvarmer ikke nabocellerne. Dette er godt for termisk kontaktydelse

• Det kan stimulere intern mangel

• Den kan tilføre mindre energi og varme på kortere tid for at udløse termisk runaway, hvilket gør testen godt under kontrol.

Termit reaktion:

Termitreaktion er at få aluminium til at reagere med metallisk oxid ved høj temperatur, og aluminium vil overføres til aluminiumoxid. Da entalpien for dannelse af aluminiumoxid er meget lav (-1645kJ/mol), vil den derfor generere meget varme. Termitmateriale er ret tilgængeligt, og forskellige formler kan generere forskellige mængder varme. Forskere begynder derfor at teste med 10Ah pose med termit.

Thermite kan nemt udløse termisk løb, men det termiske input er ikke let at kontrollere. Forskere søger at designe en termisk reaktor, der er forseglet og i stand til at koncentrere varme.

Kvartslampe med høj effekt:

Teori: Placer en højeffekts kvartslampe under en celle, og adskil cellen og lampen med en plade. Pladen skal bores med et hul for at sikre energiledning.

Testen viser, at den har brug for en meget høj effekt og lang tid for at udløse termisk løbsk, og termisk rækkevidde er ikke jævnt. Årsagen kan være, at kvartslys ikke er retningsbestemt lys, og det for store varmetab gør, at det næppe udløser termisk flugt præcist. I mellemtiden er energitilførslen ikke nøjagtig. Den ideelle termiske runaway-test er at kontrollere den udløsende energi og sænke overskudsinputværdien for at mindske indflydelsen på testresultatet. Derfor kan vi drage den konklusion, at kvartslampe ikke er nyttig for nu.

Konklusion:

Sammenlignet med traditionel metode til at udløse termisk løb af celler (som opvarmning, overopladning og penetrering), er laserudbredelse en mere effektiv måde med mindre opvarmningsområde, lavere inputenergi og kortere udløsningstid. Dette er medvirket til en høj effektiv energitilførsel på det begrænsede areal. Denne metode er blevet introduceret af IEC. Vi kan forvente, at mange lande vil tage denne metode i betragtning. Men det rejser høje krav til laserenheder. Det kræver passende laserkilde og strålingssikre enheder. På nuværende tidspunkt er der ikke nok tilfælde til termisk runaway test, denne metode er stadig nødvendig verifikation.