Přehled

Vzhledem k tomu, že dochází k většímu počtu nehod způsobených lithium-iontovou baterií, lidé se více obávají tepelného úniku baterie, protože tepelný únik vyskytující se v jednom článku může šířit teplo do dalších článků, což vede k vypnutí celého systému baterií.

Tradičně spustíme tepelný útěk zahříváním, špendlíkem nebo přebíjením během testů. Tyto metody však nemohou kontrolovat tepelný únik ve specifikovaném článku ani je nelze snadno implementovat během testů bateriových systémů. V poslední době lidé vyvíjejí novou metodu pro vyvolání tepelného útěku. Test šíření v nové IEC 62619: 2022 je příkladem a odhaduje se, že tato metoda bude v budoucnu široce používána. Tento článek má představit některé nové metody, které jsou předmětem výzkumu.

Laserové záření:

Laserové záření má za úkol ohřát malou oblast laserovým pulzem s vysokou energií. Teplo bude vedeno dovnitř materiálu. Laserové záření je široce používáno v oblastech zpracování materiálů, jako je svařování, spojování a řezání. Běžně existují následující druhy laserů:

• CO₂laser: molekulární plynový laser s oxidem uhličitým
• Polovodičový laser: Diodový laser vyrobený z GaAs nebo CdS
• YAG laser: Sodíkový laser vyrobený z yttria hliníkového granátu
• Optické vlákno: laser vyrobený ze skelného vlákna s prvkem vzácných zemin

Někteří výzkumníci používají laser o výkonu 40 W, vlnové délce 1000 nm a průměru 1 mm k testování na různých buňkách.

Po CT skenu na nespuštěné buňce lze zjistit, že neexistuje žádný strukturální vliv kromě otvoru na povrchu. To znamená, že laser je směrový a vysoce výkonný a oblast ohřevu je přesná. Proto je laser dobrým způsobem testování. Můžeme řídit proměnnou a přesně vypočítat vstupní a výstupní energii. Mezitím má laser výhody zahřívání a připínání, jako je rychlé zahřívání, a je lépe ovladatelný. Laser má více výhod jako:

• Může spustit tepelný únik a nezahřívá sousední články. To je dobré pro výkon tepelného kontaktu

• Může stimulovat vnitřní nedostatek

• Může vložit méně energie a tepla za kratší dobu pro spuštění tepelného úniku, díky čemuž je test dobře pod kontrolou.

Termitová reakce:

Termitová reakce spočívá v tom, že hliník reaguje s oxidem kovu při vysoké teplotě a hliník se přemění na oxid hlinitý. Vzhledem k tomu, že entalpie tvorby oxidu hlinitého je velmi nízká (-1645 kJ/mol), bude generovat velké množství tepla. Termitový materiál je docela dostupný a různé složení může vytvářet různé množství tepla. Výzkumníci proto začínají testovat s 10Ah pouzdrem s termitem.

Termit může snadno spustit tepelný únik, ale tepelný příkon není snadné ovládat. Výzkumníci se snaží navrhnout tepelný reaktor, který by byl utěsněný a schopný koncentrovat teplo.

Vysoce výkonná Quartz lampa:

Teorie: Umístěte pod článek vysoce výkonnou křemennou lampu a oddělte článek a lampu destičkou. Deska musí být vyvrtána s otvorem, aby bylo zaručeno vedení energie.

Test ukazuje, že potřebuje velmi vysoký výkon a dlouhou dobu ke spuštění tepelného úniku a teplotní rozsah není rovnoměrný. Důvodem může být to, že křemenné světlo není směrové světlo a příliš velké tepelné ztráty způsobují, že stěží přesně spustí tepelný únik. Přitom vstup energie není přesný. Ideálním tepelným nekontrolovaným testem je kontrola spouštěcí energie a nižší přebytečná vstupní hodnota, aby se snížil vliv na výsledek testu. Proto můžeme vyvodit závěr, že křemenná lampa není v tuto chvíli užitečná.

Závěr:

Ve srovnání s tradiční metodou spouštění tepelného úniku článku (jako je zahřívání, přebíjení a pronikání) je šíření laseru účinnějším způsobem, s menší plochou ohřevu, nižší vstupní energií a kratší dobou spouštění. To přispívá k vysoce efektivnímu energetickému vstupu na omezené ploše. Tato metoda byla zavedena IEC. Můžeme očekávat, že mnoho zemí tuto metodu vezme v úvahu. To však klade vysoké požadavky na laserová zařízení. Vyžaduje vhodný zdroj laseru a zařízení odolná proti záření. V současné době není dostatek případů pro tepelný únikový test, tuto metodu je stále potřeba ověřit.