Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, xe nhiên liệu thay thế đã trở thành một lực lượng không thể bỏ qua trong những năm gần đây. Với việc sử dụng ngày càng nhiều xe năng lượng mới, chúng ta thường thấy tin tức về sự tự bốc cháy, nổ và các khía cạnh khác của xe năng lượng mới. Bản chất của các vụ tai nạn an toàn xe năng lượng mới thực sự là sự mất kiểm soát nhiệt của pin. Bài báo này giới thiệu tóm tắt về tình trạng mất kiểm soát nhiệt, các vấn đề hiện tại, các vấn đề cần giải quyết và các biện pháp và phương pháp kỹ thuật cần thực hiện.

1 Nhiệt độ thoát ra ngoài

Sự cố nhiệt là hiện tượng quá nhiệt, cháy nổ do phản ứng dây chuyền giải phóng nhiệt của một cục pin đơn lẻ gây ra, khiến tốc độ tăng nhiệt độ tự nhiên của pin thay đổi nhanh chóng.

2 Các vấn đề hiện tại

Với sự cải thiện liên tục về mật độ năng lượng của pin lithium-ion, việc cải thiện tính 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 đáng kể, Khó khăn nằm ở việc phải vừa “sớm” vừa “chính xác”, cũng như tuân thủ một loạt các môi trường ứng dụng như “ô tô” và “hộp pin”.

Bởi vì các cảm biến có độ nhạy cao có thể bị ảnh hưởng bởi khí dễ bay hơi từ vật liệu niêm phong trong hộp pin, gây ra báo động sai; và các cảm biến có độ nhạy thấp mất chức năng cảnh báo sớm. Như đã biết, do mức độ nghiêm trọng của cháy pin, hậu quả của báo động chậm là cực kỳ nghiêm trọng và không thể chịu đựng được

3 vấn đề kỹ thuật chính cần giải quyết

(1) Nhiều vụ cháy nổ tự phát đã xảy ra ở xe điện 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, sự cố mất kiểm soát nhiệt của pin là nguyên nhân chính gây ra cháy pin điện. Đối với pin lithium-ion, sự cố mất kiểm soát nhiệt là tai nạn an toàn nghiêm trọng nhất, khiến pin lithium-ion bắt lửa hoặc thậm chí phát nổ, đe dọa trực tiếp đến sự an toàn tính mạng của người sử dụng.

(2) Các điều kiện của Nhiệt độ thoát ra khác nhau đối với các cell điện khác nhau. Thông qua việc phát hiện các điều kiện kích hoạt Nhiệt độ thoát ra khác nhau đối với các cell điện, có thể thực hiện cảnh báo sớm và kiểm soát thông minh các nguy cơ cháy pin, và có thể thực hiện cảnh báo sớm cho hành khách trước.

(3) Thông qua việc phát hiện sự mất kiểm soát nhiệt, xe điện có thể có những ưu điểm là rất sớm, chính xác và đáng tin cậy, không có báo động giả và báo cáo bị mất, 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 cho xe năng lượng mới.

4 Biện pháp và phương pháp kỹ thuật đề xuất

(1) Các yếu tố gây ra hiện tượng nóng chảy mất kiểm soát thường được chia thành hai loại, các yếu tố bên trong và các yếu tố bên ngoài. Các yếu tố bên trong chính là: lỗi sản xuất pin dẫn đến ngắn mạch bên trong; Sử dụng pin không đúng cách dẫn đến việc tạo ra các dendrite lithium bên trong, gây ra ngắn mạch giữa các điện cực dương và âm. Các yếu tố bên ngoài chính là: các yếu tố bên ngoài như bóp và châm kim gây ra ngắn mạch trong pin lithium-ion; Ngắn mạch bên ngoài của pin khiến nhiệt tích tụ bên trong pin quá nhanh; Nhiệt độ bên ngoài quá cao dẫn đến phân hủy màng SEI và vật liệu điện cực dương.

(2) Kiểm tra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của một cell điện . Hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của các model lõi điện khác nhau của các hãng sản xuất khác nhau là khác nhau. Điều chúng ta cần làm là kiểm tra các điều kiện kích hoạt mất kiểm soát nhiệt của lõi điện đơn và hiện tượng mất kiểm soát nhiệt đối với lõi điện được sử dụng trong dự án hiện tại.

(3) Kiểm tra tiếp xúc nhiệt không kiểm soát được. Sử dụng thiết bị nhiệt phẳng hoặc hình thanh, bề mặt giếng phải được phủ bằng lớp gốm, kim loại hoặc lớp cách điện. Diện tích gia nhiệt của thiết bị kiểm tra không được vượt quá diện tích bề mặt của cell pin; Tiếp xúc trực tiếp bề mặt gia nhiệt của thiết bị gia nhiệt với bề mặt của pin đơn, và dừng kích hoạt khi xảy ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt hoặc nhiệt độ của điểm giám sát đạt 300 ℃

(4) Kiểm tra nhiệt độ tiếp xúc châm cứu không kiểm soát được. Nội dung kiểm tra cụ thể là: vật liệu làm kim phải là thép, đường kính kim phải từ 3 mm ~ 8 mm; Hình dạng đầu kim là hình nón, góc 20 ° ~ 60 °; Kiểm tra kim phải được tiến hành với tốc độ 0,1 mm / s ~ 10 mm / s theo vị trí và hướng (ví dụ, hướng vuông góc với cực) mà nhiệt độ có thể kích hoạt tế bào.

(5) Phán đoán tình trạng mất kiểm soát nhiệt. Khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra. Khi băng ghế khói vượt quá ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra. Khi khí vượt quá ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra. Khi ngọn lửa vượt quá ngưỡng nhất định, cảnh báo phán đoán sẽ được đưa ra; Mục đích của hệ thống là thiết lập các ưu tiên chính xác để xác định hiệu quả các trạng thái khác nhau và luôn cung cấp khả năng bảo vệ hiệu quả

5 Ý nghĩa trong lý thuyết và ứng dụng

Trong giai đoạn đầu của quá trình mất kiểm soát nhiệt của pin lithium-ion, do nhiệt độ pin, điện áp xả, dòng điện xả và các thông số nhận dạng đặc trưng khác thay đổi 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 các chất khí. Do đó, về mặt lý thuyết, có thể sử dụng các cảm biến phát hiện khí để đạt được cảnh báo sớm về hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của pin lithium-ion. Đối với hệ thống pin lithium-ion đòi hỏi sự an toàn và ổn định, hiện tượng mất kiểm soát nhiệt và sự khuếch tán mất kiểm soát nhiệt trong quá trình sử dụng đều là biểu hiện của việc thiếu an toàn.

Trong giai đoạn đầu của quá trình thoát nhiệt của pin lithium-ion, do nhiệt độ pin, điện áp xả, dòng điện xả và các thông số nhận dạng đặc trưng khác thay đổi 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 các chất khí. Do đó, về mặt lý thuyết, có thể sử dụng cảm biến phát hiện khí để đạt được cảnh báo sớm về quá trình thoát nhiệt của pin lithium-ion.

Đối với hệ thống pin lithium-ion đòi hỏi sự an toàn và ổn định, Nhiệt thoát ra ngoài và sự khuếch tán nhiệt thoát ra ngoài 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., nên thử nghiệm khuếch tán nhiệt thoát ra ngoài được đề cập trong nhiều tiêu chuẩn thực chất là để đảm bảo rằng hệ thống phải có phản hồi chính xác khi một lần Nhiệt thoát ra ngoài 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 được yêu cầu phải có một khả năng nhất định để ức chế hoặc trì hoãn sự khuếch tán của Nhiệt thoát ra ngoài, để đảm bảo rằng nhân viên có thể đánh giá mức độ nghiêm trọng của tai nạn và dành đủ thời gian sơ tán trước khi lực phá hoại của nó đe dọa đến sự an toàn của cá nhân, để ngăn ngừa sự mở rộng hơn nữa của các mối nguy hiểm cho cá nhân.