Επισκόπηση

Καθώς συμβαίνει περισσότερο ατύχημα που προκαλείται από μπαταρία ιόντων λιθίου, οι άνθρωποι ανησυχούν περισσότερο για τη θερμική διαφυγή της μπαταρίας, καθώς η θερμική διαφυγή που συμβαίνει σε μια κυψέλη μπορεί να μεταδώσει θερμότητα σε άλλες κυψέλες, οδηγώντας σε διακοπή λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος μπαταρίας.

Παραδοσιακά θα ενεργοποιούμε θερμική διαφυγή με θέρμανση, καρφίτσωμα ή υπερφόρτιση κατά τη διάρκεια των δοκιμών. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι δεν μπορούν ούτε να ελέγξουν τη θερμική διαφυγή σε μια καθορισμένη κυψέλη, ούτε μπορούν εύκολα να εφαρμοστούν κατά τη διάρκεια δοκιμών συστημάτων μπαταρίας. Πρόσφατα, οι άνθρωποι αναπτύσσουν νέα μέθοδο για την ενεργοποίηση της θερμικής διαφυγής. Η δοκιμή διάδοσης στο νέο IEC 62619: 2022 είναι ένα παράδειγμα και εκτιμάται ότι αυτή η μέθοδος θα είναι ευρεία χρήση στο μέλλον. Αυτό το άρθρο είναι να εισαγάγει μερικές νέες μεθόδους που βρίσκονται υπό έρευνα.

Ακτινοβολία λέιζερ:

Η ακτινοβολία λέιζερ είναι η θέρμανση μιας μικρής περιοχής με παλμό λέιζερ υψηλής ενέργειας. Η θερμότητα θα μεταφερθεί στο εσωτερικό του υλικού. Η ακτινοβολία λέιζερ χρησιμοποιείται ευρέως στους τομείς της επεξεργασίας υλικών, όπως η συγκόλληση, η σύνδεση και η κοπή. Συνήθως υπάρχουν είδη λέιζερ ως εξής:

• CO₂λέιζερ: λέιζερ μοριακού αερίου διοξειδίου του άνθρακα
• Laser ημιαγωγών: Διοδικό λέιζερ κατασκευασμένο από GaAs ή CdS
• Laser YAG: Λέιζερ νατρίου από γρανάτη αλουμινίου υττρίου
• Οπτική ίνα: λέιζερ από ίνες γυαλιού με στοιχείο σπανίων γαιών

Μερικοί ερευνητές χρησιμοποιούν λέιζερ 40W, μήκους κύματος 1000nm και διαμέτρου 1mm για να δοκιμάσουν σε διαφορετικά κύτταρα.

Έχοντας μια αξονική τομογραφία στο μη ενεργοποιημένο κελί, μπορεί να διαπιστωθεί ότι δεν υπάρχει καμία δομική επιρροή εκτός από την τρύπα στην επιφάνεια. Σημαίνει ότι το λέιζερ είναι κατευθυντικό και υψηλής ισχύος και η περιοχή θέρμανσης είναι ακριβής. Επομένως, το λέιζερ είναι ένας καλός τρόπος για δοκιμή. Μπορούμε να ελέγξουμε τη μεταβλητή και να υπολογίσουμε την ενέργεια εισόδου και εξόδου με ακρίβεια. Εν τω μεταξύ, το λέιζερ έχει τα πλεονεκτήματα της θέρμανσης και του καρφώματος, όπως η γρήγορη θέρμανση και είναι πιο ελεγχόμενο. Το λέιζερ έχει περισσότερα πλεονεκτήματα όπως:

• Μπορεί να προκαλέσει θερμική διαφυγή και δεν θα θερμάνει τα γειτονικά κύτταρα. Αυτό είναι καλό για την απόδοση θερμικής επαφής

• Μπορεί να τονώσει την εσωτερική έλλειψη

• Μπορεί να εισάγει λιγότερη ενέργεια και θερμότητα σε συντομότερο χρόνο για να προκαλέσει θερμική διαφυγή, γεγονός που καθιστά τη δοκιμή υπό έλεγχο.

Αντίδραση Θερμίτη:

Η αντίδραση θερμίτη είναι να κάνει το αλουμίνιο να αντιδράσει με μεταλλικό οξείδιο σε υψηλή θερμοκρασία και το αλουμίνιο θα μεταφερθεί σε οξείδιο του αλουμινίου. Καθώς η ενθαλπία σχηματισμού του οξειδίου του αργιλίου είναι πολύ χαμηλή (-1645 kJ/mol), επομένως θα παράγει πολύ θερμότητα. Το υλικό θερμίτη είναι αρκετά διαθέσιμο και διαφορετική φόρμουλα μπορεί να παράγει διαφορετική ποσότητα θερμότητας. Οι ερευνητές λοιπόν ξεκινούν δοκιμές με θήκη 10Ah με θερμίτη.

Ο θερμίτης μπορεί εύκολα να προκαλέσει θερμική διαφυγή, αλλά η θερμική είσοδος δεν είναι εύκολο να ελεγχθεί. Οι ερευνητές επιδιώκουν να σχεδιάσουν έναν θερμικό αντιδραστήρα που να είναι σφραγισμένος και ικανός να συγκεντρώνει τη θερμότητα.

Λαμπτήρας Quartz υψηλής ισχύος:

Θεωρία: Τοποθετήστε μια λάμπα χαλαζία υψηλής ισχύος κάτω από μια κυψέλη και διαχωρίστε την κυψέλη και τη λάμπα με μια πλάκα. Η πλάκα πρέπει να τρυπηθεί με μια τρύπα, έτσι ώστε να διασφαλίζεται η ενεργειακή συμπεριφορά.

Η δοκιμή δείχνει ότι χρειάζεται πολύ υψηλή ισχύ και μεγάλο χρόνο για να ενεργοποιήσει τη θερμική διαφυγή και η θερμική κυμαίνεται όχι ομοιόμορφα. Ο λόγος μπορεί να είναι ότι το φως χαλαζία δεν είναι κατευθυντικό φως και η υπερβολική απώλεια θερμότητας το κάνει να μην προκαλεί με ακρίβεια τη θερμική διαφυγή. Εν τω μεταξύ, η εισροή ενέργειας δεν είναι ακριβής. Η ιδανική δοκιμή θερμικής διαφυγής είναι ο έλεγχος της ενέργειας ενεργοποίησης και η χαμηλότερη πλεονάζουσα τιμή εισόδου, για να μειωθεί η επίδραση στο αποτέλεσμα της δοκιμής. Επομένως, μπορούμε να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι ο λαμπτήρας χαλαζία δεν είναι χρήσιμος προς το παρόν.

Σύναψη:

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο ενεργοποίησης της θερμικής διαφυγής κυψέλης (όπως θέρμανση, υπερφόρτιση και διείσδυση), η διάδοση με λέιζερ είναι πιο αποτελεσματικός τρόπος, με μικρότερη περιοχή θέρμανσης, χαμηλότερη ενέργεια εισόδου και μικρότερο χρόνο ενεργοποίησης. Αυτό συμβάλλει σε υψηλή αποτελεσματική εισροή ενέργειας στην περιορισμένη περιοχή. Αυτή η μέθοδος έχει εισαχθεί από την IEC. Μπορούμε να περιμένουμε ότι πολλές χώρες θα λάβουν υπόψη αυτή τη μέθοδο. Ωστόσο, δημιουργεί υψηλές απαιτήσεις σε συσκευές λέιζερ. Απαιτεί κατάλληλη πηγή λέιζερ και συσκευές ανθεκτικές στην ακτινοβολία. Προς το παρόν δεν υπάρχουν αρκετές περιπτώσεις για δοκιμή θερμικής διαφυγής, αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να χρειάζεται επαλήθευση.