Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, xe sử dụng nhiên liệu thay thế đã trở thành một thế lực không thể bỏ qua trong những năm gần đây. Với việc sử dụng ngày càng nhiều các phương tiện sử dụng năng lượng mới, chúng ta thường thấy tin tức về quá trình đốt cháy tự phát, vụ nổ và các khía cạnh khác của phương tiện sử dụng năng lượng mới. Bản chất của các vụ tai nạn an toàn sử dụng năng lượng mới thực chất là sự thoát nhiệt của pin. Bài viết này giới thiệu ngắn gọn hiện trạng thoát nhiệt, các vấn đề tồn tại, các vấn đề cần giải quyết và các biện pháp, phương pháp kỹ thuật cần thực hiện.
1. Thoát nhiệt
Sự thoát nhiệt là hiện tượng quá nhiệt, cháy nổ do phản ứng dây chuyền giải phóng nhiệt của pin đơn, gây ra sự thay đổi nhanh chóng về tốc độ tăng nhiệt độ của pin.
2. Các vấn đề hiện tại
Với sự cải thiện liên tục về mật độ năng lượng của pin lithium-ion, việc cải thiện độ an toàn của chúng ngày càng trở nên cấp thiết đối với sự phát triển của xe điện. Trong thực tế, làm thế nào để phát hiện chính xác rò rỉ chất điện phân ở giai đoạn đầu là một thách thức không nhỏ, Khó khăn nằm ở chỗ vừa “sớm” vừa “chính xác”, cũng như tuân thủ hàng loạt môi trường ứng dụng như “ô tô” và “ắc quy”. hộp”.
Bởi vì các cảm biến có độ nhạy cao có thể bị ảnh hưởng bởi khí dễ bay hơi từ vật liệu bịt kín trong hộp pin, gây ra báo động sai; và cảm biến có độ nhạy thấp sẽ mất chức năng cảnh báo sớm. Như đã biết, do mức độ nghiêm trọng của các vụ cháy pin nên hậu quả của việc báo động trễ là vô cùng nghiêm trọng và khó có thể chịu đựng được.
3. Vấn đề kỹ thuật chính cần giải quyết
(1) Nhiều sự cố cháy tự phát đã xảy ra trên xe điện sử dụng năng lượng mới, một lần nữa gióng lên hồi chuông cảnh báo về sự an toàn của xe điện. Các chuyên gia chỉ ra rằng pin thoát nhiệt là nguyên nhân chính gây cháy pin. Đối với pin lithium-ion, thoát nhiệt là tai nạn an toàn nghiêm trọng nhất, khiến pin lithium-ion bốc cháy, thậm chí phát nổ, đe dọa trực tiếp đến an toàn tính mạng của người dùng.
(2) Các điều kiện thoát nhiệt là khác nhau đối với các loại pin điện khác nhau. Thông qua việc phát hiện các điều kiện kích hoạt khác nhau của hiện tượng thoát nhiệt cho pin điện, có thể nhận ra cảnh báo sớm và kiểm soát thông minh các nguy cơ cháy pin và có thể thực hiện cảnh báo sớm cho hành khách.
(3) Thông qua việc phát hiện hiện tượng thoát nhiệt, xe điện có thể có ưu điểm là rất sớm, chính xác và đáng tin cậy, không có cảnh báo sai và báo cáo thiếu, đồng thời có thể tối ưu hóa chi phí, do đó trở thành phương án kỹ thuật tốt nhất để đảm bảo vận hành an toàn của các phương tiện sử dụng năng lượng mới.
4. Phương án kỹ thuật
(1) Các yếu tố gây ra hiện tượng nóng lên thường được chia thành hai loại, yếu tố bên trong và yếu tố bên ngoài. Các yếu tố bên trong chính là: lỗi sản xuất pin dẫn đến đoản mạch bên trong; Việc sử dụng pin không đúng cách sẽ dẫn đến việc tạo ra các sợi nhánh lithium bên trong, gây ra hiện tượng đoản mạch giữa các điện cực dương và âm. Các yếu tố bên ngoài chính là: các yếu tố bên ngoài như lực ép và kim châm gây đoản mạch trong pin lithium-ion; Hiện tượng đoản mạch bên ngoài của pin khiến nhiệt tích tụ bên trong pin quá nhanh; Nhiệt độ bên ngoài quá cao dẫn đến sự phân hủy màng SEI và vật liệu điện cực dương.
(2) Kiểm tra độ thoát nhiệt của pin điện đơn. Hiện tượng thoát nhiệt của các mẫu lõi điện khác nhau của các nhà sản xuất khác nhau là khác nhau. Việc chúng ta cần làm là kiểm tra các điều kiện kích hoạt hiện tượng thoát nhiệt của lõi điện đơn và hiện tượng thoát nhiệt của lõi điện được sử dụng trong dự án hiện tại.
(3) Thử nghiệm làm nóng tiếp điểm sưởi ấm ngoài tầm kiểm soát. Sử dụng thiết bị sưởi ấm hình phẳng hoặc hình que, bề mặt giếng phải được phủ một lớp gốm, kim loại hoặc lớp cách nhiệt. Diện tích gia nhiệt của thiết bị thử nghiệm không được vượt quá diện tích bề mặt của pin; Tiếp xúc trực tiếp bề mặt gia nhiệt của thiết bị gia nhiệt với bề mặt của pin đơn và ngừng kích hoạt khi xảy ra hiện tượng thoát nhiệt hoặc nhiệt độ của điểm giám sát đạt 300oC
(4) Thử nghiệm làm nóng tiếp xúc châm cứu ngoài tầm kiểm soát. Nội dung thử nghiệm cụ thể là: vật liệu làm kim phải là thép và đường kính của kim phải là 3 mm ~ 8 mm; Hình dạng đầu kim là hình nón, góc 20 ° ~ 60 °; Thử nghiệm kim phải được tiến hành ở tốc độ 0,1 mm/s ~ 10 mm/s dọc theo vị trí và hướng (ví dụ: hướng vuông góc với mảnh cực) nơi sự thoát nhiệt có thể kích hoạt tế bào.
(5) Đánh giá các điều kiện thoát nhiệt. Khi nhiệt độ vượt quá một ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra. Khi băng khói vượt quá một ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra. Khi khí vượt quá một ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra. Khi ngọn lửa vượt quá một ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra; Mục đích của hệ thống là đặt ra các ưu tiên chính xác để xác định hiệu quả các trạng thái khác nhau và luôn cung cấp sự bảo vệ hiệu quả
5. Ý nghĩa về mặt lý thuyết và ứng dụng
Trong giai đoạn đầu của quá trình thoát nhiệt của pin lithium-ion, do nhiệt độ pin, điện áp phóng điện, dòng phóng điện và các thông số nhận dạng đặc tính khác chậm, nên không thể phát hiện lỗi pin sớm nhất có thể thông qua BMS hiện đại. Lúc này, phản ứng điện hóa bên trong pin sẽ tạo ra một lượng lớn chất khí. Do đó, về mặt lý thuyết, việc sử dụng các cảm biến phát hiện khí để cảnh báo sớm về sự thoát nhiệt của pin lithium-ion là khả thi về mặt lý thuyết. Đối với một hệ thống pin lithium-ion đòi hỏi sự an toàn và ổn định, hiện tượng thoát nhiệt và khuếch tán thoát nhiệt trong quá trình sử dụng đều là biểu hiện của sự thiếu an toàn.
Trong giai đoạn đầu của quá trình thoát nhiệt của pin lithium-ion, do nhiệt độ pin, điện áp phóng điện, dòng phóng điện và các thông số nhận dạng đặc tính khác chậm, nên không thể phát hiện lỗi pin sớm nhất có thể thông qua BMS hiện đại. Lúc này, phản ứng điện hóa bên trong pin sẽ tạo ra một lượng lớn chất khí. Do đó, về mặt lý thuyết, việc sử dụng các cảm biến phát hiện khí để cảnh báo sớm về sự thoát nhiệt của pin lithium-ion là khả thi về mặt lý thuyết.
Đối với một hệ thống pin lithium-ion đòi hỏi sự an toàn và ổn định, hiện tượng thoát nhiệt và khuếch tán thoát nhiệt trong quá trình sử dụng đều là biểu hiện của sự thiếu an toàn. Do mật độ năng lượng cao của pin lithium-ion và đặc thù của việc giải phóng năng lượng, khí độc hại, v.v., thử nghiệm khuếch tán thoát nhiệt được đề cập trong nhiều tiêu chuẩn thực chất là để đảm bảo rằng hệ thống phải có phản hồi chính xác khi một Nhiệt duy nhất cuộc bỏ chạy sắp xảy ra. Yêu cầu tín hiệu phản hồi này không được bỏ sót hoặc báo cáo sai, để đảm bảo rằng kế hoạch xử lý an toàn của hệ thống pin có đủ thời gian bắt đầu. Hệ thống pin phải có khả năng nhất định để ức chế hoặc trì hoãn sự khuếch tán của nhiệt thoát ra, để đảm bảo rằng nhân viên có thể đánh giá mức độ nghiêm trọng của vụ tai nạn và dành đủ thời gian sơ tán trước khi sức tàn phá của nó đe dọa đến sự an toàn cá nhân, nhằm ngăn chặn việc mở rộng thêm các mối nguy hiểm cá nhân.
