Sự phát triển của Lithium trong quá trình sạc pin và kiểm soát sạc nhanh

Qua thử nghiệm, thấy rằng sẽ có sự kết tủa lithium rõ ràng khi pin sạc nhanh. Qua nghiên cứu về cơ chế tiến hóa của lithium, thấy rằng toàn bộ quá trình tiến hóa của lithium bao gồm kết tủa lithium và nhúng lại trên bề mặt điện cực âm trong quá trình sạc pin. Quá trình kết tủa được hình thành sau khi điện cực âm có điện thế bằng không. Sau khi pin ngừng sạc, điện thế sẽ trở lại trên điện thế bằng không. Lúc này, nó sẽ được nhúng lại. Sau đó, tất cả lithium có thể đảo ngược sẽ bị hòa tan hoàn toàn và điện cực âm sẽ không còn phản ứng nữa.

Bằng cách điều chỉnh dòng điện sạc để làm cho hiệu điện thế gần bằng 0, có thể sạc nhanh mà không bị kết tủa lithium.

Chập mạch trong pin và quản lý pin

Đoản mạch bên trong là một liên kết phổ biến của sự mất kiểm soát nhiệt của pin. Các loại đoản mạch bên trong khác nhau có thể xảy ra vì nhiều lý do, bao gồm biến dạng cơ học, đùn, rách, vỡ màng ngăn, quá tải và xả, và quá nhiệt cực độ. Đoản mạch bên trong nguy hiểm hơn là đoản mạch bên trong tự gây ra, chẳng hạn như vụ tai nạn của Boeing 787, xảy ra do sự phát triển tích lũy của tạp chất và các hạt được đưa vào trong quá trình sản xuất sau khi hoạt động lâu dài.

Hiện tượng đoản mạch bên trong là hiện tượng khó có thể tái hiện trong quá trình thử nghiệm. Cần phát triển nhiều phương pháp thử nghiệm thay thế khác nhau. Chúng tôi đã phát minh ra một phương pháp thử nghiệm thay thế mới để mô phỏng quá trình phát hiện đoản mạch bên trong. Chìa khóa là cấy ghép phần tử kích hoạt đoản mạch bên trong hợp kim bộ nhớ đặc biệt có cấu trúc gai vào pin, tăng nhiệt độ để làm cho cấu trúc gai nghiêng lên và đâm thủng màng ngăn để mô phỏng quá trình đoản mạch bên trong.

Qua thử nghiệm này, thấy rằng các loại ngắn mạch bên trong quan trọng bao gồm nhôm đồng, đồng dương, nhôm âm và mạch âm dương. Một số trong số chúng ngay lập tức mất kiểm soát, chẳng hạn như tiếp xúc giữa nhôm và cực âm; Tiếp xúc giữa cực dương và cực âm thường không gây ra sự mất kiểm soát nhiệt; Nguy cơ tiếp xúc nhôm và đồng cũng tương đối cao, nhưng không nhất thiết dẫn đến ngắn mạch bên trong ngay lập tức.

Điều quan trọng nhất trong thử nghiệm là sự kết hợp của vị trí ngắn mạch bên trong, điều này có thể dẫn đến việc chấm dứt toàn bộ ngắn mạch bên trong hoặc ngắn mạch bên trong nghiêm trọng hơn.

Do đó, cần phải phân tích các thông số khác nhau ảnh hưởng đến sự kết hợp này. Chúng tôi phân tích toàn diện và tóm tắt toàn bộ quá trình diễn biến của ngắn mạch bên trong. Trên cơ sở này, chúng tôi đề xuất rằng để bảo vệ chống lại sự mất kiểm soát nhiệt, cần phải kiểm tra ngắn mạch bên trong ở giai đoạn đầu.

Một trong những phương pháp phân tích là phương pháp thử nghiệm ngắn mạch bên trong của bộ pin nối tiếp, phải được chẩn đoán dựa trên sự khác biệt về độ nhất quán.

Tất nhiên, chỉ kiểm tra ngắn mạch bên trong là không đủ. Chỉ có thể thực hiện cảnh báo sớm về ngắn mạch bên trong và mất kiểm soát nhiệt bằng cách quản lý toàn diện quá tải, quá xả và SOP. Đây là hệ thống quản lý pin thế hệ mới, là ước tính trạng thái toàn diện và kiểm tra lỗi với sự an toàn là cốt lõi.

Sự thoát nhiệt và thiết kế nhiệt của cell đơn

Vật liệu màng ngăn đã có nhiều thay đổi. Từ PE, PP, PE + gốm đến vật nuôi, nhiệt độ chịu nhiệt của màng ngăn đã rất cao, có thể đạt tới 300 ℃; Đồng thời, nhiệt độ giải phóng oxy của vật liệu catốt đang giảm dần từ LFP ban đầu xuống ncm111, ncm523, ncm622 và ncm811.

Với sự thay đổi của hai công nghệ này, cơ chế mất kiểm soát nhiệt cũng đang thay đổi. Hầu hết các loại pin ban đầu đều mất kiểm soát do hiện tượng đoản mạch bên trong quy mô lớn do màng ngăn sụp đổ, nhưng cơ chế mất kiểm soát nhiệt của màng ngăn nhiệt độ cao hiện đang sử dụng được trang bị pin lithium-ion công suất dương 811 đã thay đổi và việc giải phóng oxy của vật liệu dương đã trở thành nguyên nhân chính gây ra nhiệt mất kiểm soát.

Kết quả thử nghiệm cho thấy nếu màng ngăn được tháo hoàn toàn và chất điện phân được xả mà không có mạch ngắn bên trong, thì vẫn xảy ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt. Khi bột dương và bột âm được trộn lẫn để phát hiện, sẽ có một đỉnh tỏa nhiệt dữ dội.

Sự lan truyền nhiệt và quản lý nhiệt của hệ thống pin

Nếu tất cả các phương pháp trước đó đều không hiệu quả, chúng ta nên xem xét vấn đề theo góc độ toàn bộ hệ thống. Ví dụ, nếu va chạm mạnh hoặc khung gầm bị đâm thủng bởi các vật sắc nhọn, hiện tượng thoát nhiệt sẽ xảy ra theo thời gian. Hiện tượng thoát nhiệt này chỉ có thể được xử lý ở cấp độ hệ thống.

Đầu tiên, quá trình lan truyền mất kiểm soát nhiệt được phát hiện và rõ ràng là quá trình mất kiểm soát nhiệt xảy ra từng cái một.

Thứ hai, phát hiện sự lan truyền nhiệt của các mô-đun pin song song và tìm thấy đặc điểm riêng biệt của sự lan truyền nhiệt mất kiểm soát của các mô-đun song song, đó là sự sụt giảm điện áp hình chữ V nhiều giai đoạn; Khi mô-đun pin của xe thực tế không được hạn chế, sự giãn nở nhiệt mất kiểm soát có thể biểu hiện hiệu ứng tăng tốc trong mô-đun pin và cuối cùng dẫn đến cháy và nổ dữ dội toàn bộ mô-đun.

Thứ ba, phát hiện ra đặc điểm của van phun nhiệt độ cao. Trong bom đốt thể tích không đổi khép kín, toàn bộ quá trình phun nhiệt độ cao được ghi lại bằng camera tốc độ cao. Từ phát hiện, thấy rằng dòng phun trào có đặc điểm của sự cùng tồn tại ba pha khí lỏng rắn, trong đó tốc độ phun trào khí cao tới 137m/s.

Trên cơ sở này, tiến hành thiết kế ngăn chặn sự lan truyền nhiệt, bao gồm thiết kế cách nhiệt và thiết kế tản nhiệt. Thiết kế cách nhiệt là sử dụng các vật liệu cách nhiệt khác nhau để bảo vệ sự lan truyền nhiệt của các mô-đun và thiết kế tản nhiệt là ngăn chặn sự lan truyền nhiệt bằng các luồng làm mát chất lỏng khác nhau.

Trong hệ thống pin thông thường, cách nhiệt và tản nhiệt có thể xử lý riêng quá trình truyền nhiệt, nhưng trong hệ thống pin mới, cách nhiệt và tản nhiệt phải được kết hợp để ức chế sự truyền nhiệt, đây được gọi là công nghệ tường lửa.

Công nghệ tản nhiệt đã được sử dụng trong việc xây dựng các tiêu chuẩn quốc tế. Hiện tại, trên thế giới chưa có tiêu chuẩn tản nhiệt thống nhất. Trung Quốc sẽ sớm đưa ra tiêu chuẩn tản nhiệt. Tản nhiệt là tuyến phòng thủ cuối cùng dẫn đến tai nạn an toàn. Chúng ta phải chăm sóc tốt tuyến phòng thủ cuối cùng này và nỗ lực quảng bá kinh nghiệm có liên quan của Trung Quốc ra thế giới và trở thành luật và quy định toàn cầu.

DGBELL đã nghiên cứu buồng thử pin trong hơn 15 năm và có vô số kinh nghiệm trong ngành. Máy thử độ thoát nhiệt cho pin lithium-ion chỉ là một trong những sản phẩm của chúng tôi. Chúng tôi cũng có thể tùy chỉnh theo sản phẩm của bạn. Chúng tôi sẽ đáp ứng nhu cầu của bạn và chỉ cần cho chúng tôi biết.