Ang mga baterya sa lithium adunay mga bentaha sa pagkadala ug paspas nga pag-charge, busa ngano nga ang mga lead-acid nga baterya ug uban pang mga sekondaryang baterya nagpalibot pa sa merkado?
Gawas pa sa mga problema sa gasto ug lainlaing mga natad sa aplikasyon, ang laing hinungdan mao ang seguridad.
Ang Lithium mao ang labing aktibo nga metal sa kalibutan.Tungod kay ang kemikal nga mga kinaiya niini aktibo kaayo, sa diha nga ang lithium metal naladlad sa hangin, kini adunay usa ka mabangis nga oksihenasyon reaksyon uban sa oxygen, mao nga kini prone sa pagbuto, pagkasunog ug uban pang mga panghitabo.Dugang pa, ang redox nga reaksyon mahitabo usab sa sulod sa lithium nga baterya sa panahon sa pag-charge ug pagdiskarga.Ang pagbuto ug kusog nga pagkasunog nag-una tungod sa pagtipon, pagsabwag ug pagpagawas sa lithium nga baterya pagkahuman sa pagpainit.Sa laktud, ang mga baterya sa lithium makamugna og daghang kainit sa panahon sa proseso sa pag-charge ug pagdiskarga, nga mosangpot sa pagtaas sa internal nga temperatura sa baterya ug ang dili patas nga temperatura tali sa tagsa-tagsa nga mga baterya, sa ingon hinungdan sa dili lig-on nga performance sa baterya.
Ang dili luwas nga kinaiya sa thermal runaway nga lithium-ion nga baterya (lakip ang sobra nga pagkarga ug sobra nga pagdiskarga sa baterya, paspas nga pagkarga ug pagdiskarga, mubo nga sirkito, kondisyon sa pag-abuso sa mekanikal, taas nga temperatura nga thermal shock, ug uban pa) lagmit nga magpahinabog peligro nga mga reaksyon sa kilid sa sulod sa baterya ug makamugna og kainit, direkta nga makadaot sa passive film sa negatibo nga electrode ug positibo nga electrode nawong.
Adunay daghang mga hinungdan sa pag-trigger sa thermal runaway nga mga aksidente sa mga baterya sa lithium ion.Sumala sa mga kinaiya sa pag-trigger, kini mahimong bahinon ngadto sa mekanikal nga pag-abuso triggering, electrical pag-abuso triggering ug thermal pag-abuso triggering.Pag-abuso sa mekanikal: nagtumong sa acupuncture, extrusion ug bug-at nga butang nga epekto tungod sa pagbangga sa sakyanan;Pag-abuso sa elektrisidad: kasagaran tungod sa dili husto nga pagdumala sa boltahe o pagkapakyas sa electrical component, lakip ang short circuit, overcharge ug overdischarge;Pag-abuso sa kainit: tungod sa sobrang kainit tungod sa dili husto nga pagdumala sa temperatura.
Kining tulo ka mga paagi sa pag-trigger magkalambigit.Ang mekanikal nga pag-abuso sa kasagaran hinungdan sa deformation o rupture sa baterya diaphragm, nga moresulta sa direkta nga kontak tali sa positibo ug negatibo nga mga poste sa baterya ug mubo nga sirkito, nga moresulta sa electrical pag-abuso;Bisan pa, sa ilawom sa kahimtang sa pag-abuso sa elektrisidad, ang pagmugna sa kainit sama sa kainit sa Joule nagdugang, nga nagpahinabo sa pagtaas sa temperatura sa baterya, nga nag-uswag sa pag-abuso sa kainit, dugang nga nagpahinabog kadena nga tipo sa reaksyon sa pagmugna sa kainit sa sulod sa baterya, ug sa katapusan nagdala ngadto sa panghitabo. sa kainit sa baterya runaway.
Battery thermal runaway tungod sa kamatuoran nga ang heat generation rate sa baterya mas taas kay sa heat dissipation rate, ug ang init natipon sa dako nga kantidad apan dili mawala sa panahon.Sa esensya, ang "thermal runaway" usa ka positibo nga proseso sa siklo sa feedback sa enerhiya: ang pagtaas sa temperatura makapainit sa sistema, ug ang temperatura mosaka pagkahuman nga init ang sistema, nga sa baylo maghimo sa sistema nga mahimong mas init.
Ang proseso sa thermal runaway: kung ang baterya sa internal nga temperatura mosaka, ang SEI nga pelikula sa ibabaw sa SEI film madunot ubos sa taas nga temperatura, ang lithium ion nga nasulod sa graphite mo-react sa electrolyte ug sa binder, dugang nga pagduso sa temperatura sa baterya. ngadto sa 150 ℃, ug usa ka bag-ong bayolente nga exothermic nga reaksyon ang mahitabo niini nga temperatura.Kung ang temperatura sa baterya moabot sa labaw sa 200 ℃, ang materyal sa cathode madunot, nga nagpagawas sa daghang kainit ug gas, ug ang baterya magsugod sa pag-ulbo ug padayon nga pag-init.Ang lithium embedded anode nagsugod sa reaksiyon sa electrolyte sa 250-350 ℃.Ang gikargahan nga cathode nga materyal nagsugod sa pag-agi sa mapintas nga pagkadunot reaksyon, ug ang electrolyte moagi sa mapintas nga oxidation reaksyon, pagpagawas sa usa ka dako nga kantidad sa kainit, pagmugna taas nga temperatura ug sa usa ka dako nga kantidad sa gas, hinungdan sa pagkasunog ug pagbuto sa baterya.
Ang problema sa lithium dendrite precipitation sa panahon sa overcharge: Human ang lithium cobalate nga baterya bug-os nga na-charge, daghang lithium ions ang nagpabilin sa positibo nga electrode.Sa ato pa, ang cathode dili makakupot ug dugang nga lithium ions nga natapot sa cathode, apan sa overcharged state, ang sobra nga lithium ions sa cathode molangoy gihapon ngadto sa cathode.Tungod kay dili kini hingpit nga mapuno, ang metal nga lithium maporma sa katod.Tungod kay kini nga metal lithium usa ka dendritic nga kristal, kini gitawag nga dendrite.Kung ang dendrite taas kaayo, dali nga malusot ang diaphragm, hinungdan sa internal short circuit.Ingon nga ang panguna nga sangkap sa electrolyte mao ang carbonate, ang punto sa pagsunog ug punto sa pagbukal gamay ra, mao nga kini masunog o mobuto bisan sa taas nga temperatura.
Kung kini usa ka polymer lithium nga baterya, ang electrolyte kay colloidal, nga prone sa mas bangis nga pagkasunog.Aron masulbad kini nga problema, ang mga siyentipiko naningkamot sa pag-ilis sa mas luwas nga mga materyales sa cathode.Ang materyal sa lithium manganate nga baterya adunay pipila nga mga bentaha.Kini makasiguro nga ang lithium ion sa positibo nga electrode mahimong bug-os nga na-embed sa carbon hole sa negatibo nga electrode sa ilalum sa bug-os nga kahimtang sa singil, sa baylo nga adunay pipila ka mga residues sa positibo nga electrode sama sa lithium cobalate, nga sa pipila ka gidak-on naglikay sa kaliwatan sa mga dendrite.Ang lig-on nga istruktura sa lithium manganate naghimo sa iyang oxidation performance nga mas ubos kay sa lithium cobalate.Bisan kung adunay usa ka eksternal nga mubo nga sirkito (imbes usa ka internal nga mubo nga sirkito), makalikay kini sa pagkasunog ug pagbuto tungod sa pag-ulan sa lithium metal.Ang lithium iron phosphate adunay mas taas nga thermal stability ug ubos nga kapasidad sa oksihenasyon sa electrolyte, mao nga kini adunay taas nga kaluwasan.
Ang pagkatigulang nga attenuation sa lithium ion nga baterya gipakita pinaagi sa kapasidad attenuation ug internal nga pagsukol sa pagtaas, ug ang internal nga pagkatigulang nga attenuation nga mekanismo naglakip sa pagkawala sa positibo ug negatibo nga aktibo nga mga materyales ug pagkawala sa anaa nga lithium ion.Kung ang materyal nga cathode tigulang na ug madunot, ug ang kapasidad sa cathode dili igo, ang risgo sa lithium evolution gikan sa cathode mas lagmit nga mahitabo.Ubos sa kondisyon sa sobra nga pag-discharge, ang potensyal sa cathode ngadto sa lithium mosaka sa ibabaw sa 3V, nga mas taas kay sa dissolution potential sa tumbaga, hinungdan sa pagkabungkag sa copper collector.Ang natunaw nga mga ion nga tumbaga mo-precipitate sa ibabaw sa cathode ug maporma ang mga dendrite nga tumbaga.Ang mga tumbaga nga dendrite moagi sa diaphragm, hinungdan sa internal nga short circuit, nga seryoso nga makaapekto sa kaluwasan sa performance sa baterya.
Dugang pa, ang overcharge nga pagsukol sa nagka-edad nga mga baterya mokunhod sa usa ka piho nga gidak-on, nag-una tungod sa pagtaas sa internal nga pagsukol ug pagkunhod sa positibo ug negatibo nga aktibo nga mga sangkap, nga miresulta sa pagtaas sa kainit sa joule sa panahon sa overcharging nga proseso sa mga baterya.Ubos sa dili kaayo overcharging, ang mga reaksyon sa kilid mahimo’g ma-trigger, hinungdan sa pagdagan sa thermal sa mga baterya.Sa termino sa kalig-on sa kainit, ang ebolusyon sa lithium gikan sa cathode mosangpot sa usa ka mahait nga pagkunhod sa kalig-on sa kainit sa baterya.
Sa usa ka pulong, ang performance sa kaluwasan sa tigulang nga baterya makunhuran pag-ayo, nga seryoso nga magpameligro sa kaluwasan sa baterya.Ang labing kasagaran nga solusyon mao ang pagsangkap sa sistema sa pagtipig sa enerhiya sa baterya nga adunay usa ka sistema sa pagdumala sa baterya (BMS).Pananglitan, ang 8000 18650 nga mga baterya nga gigamit sa Tesla Model S makaamgo sa real-time nga pag-monitor sa lainlaing pisikal nga mga parameter sa baterya, pagtimbang-timbang sa status sa paggamit sa baterya, ug pagpahigayon sa online nga pagdayagnos ug sayo nga pasidaan pinaagi sa sistema sa pagdumala sa baterya niini.Sa parehas nga oras, mahimo usab nga himuon ang pagdiskarga ug pagkontrol sa pre charge, pagdumala sa balanse sa baterya ug pagdumala sa thermal.
Oras sa pag-post: Dis-02-2022