Lithium-batterijen hawwe de foardielen fan portabiliteit en fluch opladen, dus wêrom sirkulearje lead-sûre batterijen en oare sekundêre batterijen noch op 'e merke?
Neist de problemen fan kosten en ferskate tapassingsfjilden, is in oare reden feiligens.
Lithium is it meast aktive metaal yn 'e wrâld.Om't syn gemyske skaaimerken te aktyf binne, as lithiummetaal oan 'e loft wurdt bleatsteld, sil it in fûle oksidaasjereaksje hawwe mei soerstof, dus it is gefoelich foar eksploazje, ferbaarning en oare ferskynsels.Derneist sil redoxreaksje ek foarkomme yn 'e lithiumbatterij by it opladen en ûntladen.Eksploazje en spontane ferbaarning wurde benammen feroarsake troch de accumulation, diffusion en frijlitting fan lithiumbatterij nei ferwaarming.Koartsein, lithium-batterijen sille in protte waarmte generearje tidens it oplaad- en ûntlaadproses, wat sil liede ta de opkomst fan 'e ynterne temperatuer fan' e batterij en de unjildige temperatuer tusken yndividuele batterijen, sadat de ynstabile prestaasjes fan 'e batterij feroarsaakje.
Ûnfeilich gedrach fan termyske runaway lithium-ion batterij (ynklusyf batterij overcharge en overdischarge, snelle lading en ûntlading, koartsluting, meganyske misbrûk betingsten, hege temperatuer termyske skok, ensfh) binne nei alle gedachten te trigger gefaarlike kant reaksjes binnen de batterij en generearje waarmte, direkt skealik de passive film op de negative elektrodes en positive elektrodes oerflak.
D'r binne in protte redenen foar it triggerjen fan thermyske runaway-ûngemakken fan lithium-ion-batterijen.Neffens de skaaimerken fan triggering, kin it wurde ferdield yn meganyske misbrûk triggering, elektryske misbrûk triggering en termyske misbrûk triggering.Mechanysk misbrûk: ferwiist nei akupunktur, extrusion en swiere objektynfloed feroarsake troch autobotsing;Elektrysk misbrûk: oer it generaal feroarsake troch ferkeard spanningsbehear as elektryske komponint falen, ynklusyf koartsluting, overcharge en overdischarge;Heat misbrûk: feroarsake troch oververhitting feroarsake troch ferkeard temperatuerbehear.
Dizze trije triggermetoaden binne mei-inoar ferbûn.Mechanyske misbrûk sil oer it generaal feroarsaakje deformation of rupture fan de batterij diafragma, resultearret yn direkte kontakt tusken de positive en negative peallen fan 'e batterij en koartsluting, resultearret yn elektryske misbrûk;Lykwols, ûnder de betingst fan elektrisiteit misbrûk, de waarmte generaasje lykas Joule waarmte tanimt, wêrtroch't de batterij temperatuer omheech, dy't ûntjout yn waarmte misbrûk, fierder trigger de ketting type waarmte generaasje kant reaksje binnen de batterij, en úteinlik liedt ta it foarkommen fan batterij waarmte runaway.
Batterij thermyske runaway wurdt feroarsake troch it feit dat de waarmte generaasje taryf fan 'e batterij is folle heger as de waarmte dissipation taryf, en de waarmte wurdt opboud yn in grut bedrach, mar net dissipated yn 'e tiid.Yn essinsje is "thermal runaway" in positive enerzjyfeedback-syklusproses: de opkommende temperatuer sil it systeem hjitte wurde, en de temperatuer sil oprinne nei't it systeem hjit wurdt, wat op syn beurt it systeem hjitter sil meitsje.
It proses fan thermyske runaway: as de ynterne temperatuer fan 'e batterij ferheget, de SEI-film op it oerflak fan' e SEI-film ûntbrekt ûnder hege temperatuer, it lithium-ion ynbêde yn 'e grafyt sil reagearje mei de elektrolyt en it bindmiddel, en de batterijtemperatuer fierder omheech drukke. oant 150 ℃, en in nije heftige eksothermyske reaksje sil foarkomme by dizze temperatuer.As de batterijtemperatuer boppe 200 ℃ berikt, wurdt it katodemateriaal ôfbrutsen, in grutte hoemannichte waarmte en gas frijlitten, en de batterij begjint te bulten en wurdt kontinu opwarmt.De lithium ynbêde anode begon te reagearjen mei de elektrolyt by 250-350 ℃.De opladen kathode materiaal begjint te ûndergean gewelddiedige ûntbining reaksje, en de electrolyte ûndergiet gewelddiedich oksidaasjegetal reaksje, it loslitten fan in grutte hoemannichte waarmte, generearje hege temperatuer en in grut bedrach fan gas, wêrtroch ferbaarning en eksploazje fan de batterij.
It probleem fan lithium dendrite delslach by overcharge: Nei't de lithium cobalate batterij is folslein opladen, in grut bedrach fan lithium ioanen bliuwe yn 'e positive elektrodes.Dat wol sizze, de kathode kin net mear lithium-ionen fêsthâlde oan 'e kathode, mar yn' e oerladen steat sil de oerstallige lithium-ionen op 'e kathode noch nei de kathode swimme.Om't se net folslein befetsje kinne, sil metaal lithium foarmje op 'e kathode.Om't dit metaal lithium in dendrityske kristal is, wurdt it dendrite neamd.As de dendrite te lang is, is it maklik om it diafragma troch te stekken, wat ynterne koartsluting feroarsaket.As de wichtichste komponint fan elektrolyt is karbonaat, syn ûntstekking punt en siedpunt binne leech, dus it sil burn of sels eksplodearje op hege temperatuer.
As it in polymear lithiumbatterij is, is de elektrolyt kolloïdaal, dy't gefoelich is foar heftigere ferbaarning.Om dit probleem op te lossen, besykje wittenskippers feiliger kathodematerialen te ferfangen.It materiaal fan lithium manganate batterij hat bepaalde foardielen.It kin derfoar soargje dat it lithiumion fan 'e positive elektrode folslein yn' e koalstofgat fan 'e negative elektrodes ûnder de folsleine ladingstatus ynbêde kin wurde, ynstee fan beskate resten yn' e positive elektrodes lykas lithiumkobalaat, dy't yn guon mjitte de generaasje fan dendrites.De stabile struktuer fan lithiummanganate makket har oksidaasjeprestaasjes folle leger dan dy fan lithiumkobalaat.Sels as d'r in eksterne koartsluting is (ynstee fan in ynterne koartsluting), kin it yn prinsipe ferbaarning en eksploazje foarkomme troch lithiummetaal-ôfslach.Lithium izer fosfaat hat hegere termyske stabiliteit en legere oksidaasjekapasiteit fan elektrolyt, dus it hat hege feiligens.
De fergrizing attenuation fan lithium ion batterij wurdt manifestearre troch kapasiteit attenuation en ynterne ferset ferheging, en syn ynterne fergrizing attenuation meganisme omfiemet ferlies fan positive en negative aktive materialen en ferlies fan beskikber lithium ionen.As it katodemateriaal ferâldere en ferfallen is, en de kapasiteit fan 'e katode net genôch is, is it risiko fan lithium-evolúsje út 'e katode mear kâns om te foarkommen.Under de betingst fan tefolle ûntslach sil it potinsjeel fan kathode nei lithium opkomme nei boppe 3V, wat heger is as it ûntbiningspotensiaal fan koper, wêrtroch't de ûntbining fan kopersamler feroarsaket.Oploste koperionen sille op it katode-oerflak falle en koperdendriten foarmje.Koper dendrites sille passe troch it diafragma, wêrtroch ynterne koartsluting, dat serieus beynfloedet de feiligens prestaasjes fan de batterij.
Dêrnjonken sil de oerladingsresistinsje fan ferâldere batterijen ta in beskate mjitte ôfnimme, benammen troch de tanimming fan ynterne wjerstân en it ferminderjen fan positive en negative aktive stoffen, wat resulteart yn 'e tanimming fan joule-waarmte tidens it oerladen proses fan batterijen.Under minder oerladen kinne side-reaksjes wurde trigger, wêrtroch't de thermyske runaway fan batterijen feroarsaakje.Yn termen fan termyske stabiliteit sil lithium-evolúsje út 'e kathode liede ta in skerpe delgong yn' e termyske stabiliteit fan 'e batterij.
Yn in wurd, de feiligensprestaasjes fan 'e âlde batterij sille sterk wurde fermindere, wat de feiligens fan' e batterij serieus yn gefaar bringt.De meast foarkommende oplossing is om it batterij-enerzjy-opslachsysteem út te rusten mei in batterijbehearsysteem (BMS).Bygelyks, de 8000 18650-batterijen brûkt yn Tesla Model S kinne real-time tafersjoch realisearje fan ferskate fysike parameters fan 'e batterij, evaluearje de batterij gebrûk status, en fiere online diagnoaze en betide warskôging fia syn batterij behear systeem.Tagelyk kin it ek ûntlaad- en pre-ladingskontrôle, batterijbalânsbehear en thermysk behear útfiere.
Post tiid: Dec-02-2022