E batterie di lithium anu i vantaghji di a portabilità è a carica rapida, allora perchè e batterie di piombo-acidu è altre batterie secondarie circulanu sempre in u mercatu?
In più di i prublemi di u costu è di i diversi campi d'applicazione, un altru mutivu hè a sicurità.
Lithium hè u metale più attivu in u mondu.Perchè e so caratteristiche chimichi sò troppu attivi, quandu u lithium metal hè espostu à l'aria, avarà una feroce reazzione d'ossidazione cù l'ossigenu, cusì hè propensu à splusioni, combustione è altri fenomeni.Inoltre, a reazione redox si verificarà ancu in a batteria di lithium durante a carica è a scaricamentu.L'esplosione è a combustione spontanea sò principalmente causate da l'accumulazione, a diffusione è a liberazione di a batteria di lithium dopu à riscaldamentu.In corta, e batterie di lithium generaranu assai calore durante u prucessu di carica è scaricamentu, chì portanu à l'aumentu di a temperatura interna di a bateria è a temperatura irregolare trà e batterie individuali, chì causanu cusì u rendiment inestabile di a bateria.
I cumpurtamenti insicuri di a batteria di lithium-ion di runaway termale (cumprese a carica è a scarica eccessiva di a batteria, a carica è a scarica rapida, u cortu circuitu, e cundizioni di abusu meccanicu, u scossa termica à alta temperatura, etc.) sò prubabilmente di scatenà reazzioni laterali periculose in a batteria è generà calore, dannu direttamente a film passivu nantu à l'elettrodu negativu è a superficia di l'elettrodu pusitivu.
Ci hè parechje motivi per pruvucà l'accidenti di fughje termale di batterie di lithium ion.Sicondu e caratteristiche di triggering, pò esse divisu in triggering abusu meccanicu, triggering abusu elettricu è triggering abusu termale.Abusu meccanicu: si riferisce à l'acupuncture, l'estrusione è l'impattu di l'ughjettu pesante causatu da a collisione di u veiculu;Abusu elettricu: generalmente causatu da una gestione di tensione impropria o fallimentu di cumpunenti elettrichi, cumpresi cortu circuitu, overcharge è overdischarge;Abusu di calore: causatu da u surriscaldamentu causatu da una gestione di temperatura impropria.
Questi trè metudi di attivazione sò interrelati.L'abusu meccanicu generalmente pruvucarà a deformazione o a rupture di u diafragma di a bateria, risultatu in u cuntattu direttu trà i poli pusitivi è negativi di a bateria è u cortu circuitu, risultatu in abusu elettricu;Tuttavia, sottu a cundizione di l'abusu di l'electricità, a generazione di calore, cum'è u calore Joule, aumenta, facendu chì a temperatura di a batteria aumentà, chì si sviluppa in abusu di calore, inducendu ancu più a reazzione laterale di generazione di calore di catena in l'internu di a batteria, è infine porta à l'occurrence. di u calore di a batteria fughje.
A runaway termale di a bateria hè causata da u fattu chì u tassu di generazione di calore di a bateria hè assai più altu ch'è u tassu di dissipazione di u calore, è u calore hè accumulatu in una grande quantità, ma micca dissipatu in u tempu.In essenza, "runaway termale" hè un prucessu di ciculu di retroazione di energia positiva: a temperatura crescente farà chì u sistema sia caldu, è a temperatura aumenterà dopu chì u sistema hè diventatu caldu, chì à u turnu farà u sistema più caldu.
U prucessu di runaway termale: quandu a temperatura interna di a batteria aumenta, a film SEI nantu à a superficia di a film SEI si decompone sottu à una temperatura alta, u lithium ion incrustatu in u grafitu reagisce cù l'elettrolitu è u ligatu, spinghjendu ancu a temperatura di a bateria. à 150 ℃, è una nova reazzione esotermica viulente accadrà à sta temperatura.Quandu a temperatura di a bateria righjunghji più di 200 ℃, u materiale di catodu si decompone, liberendu una grande quantità di calore è gasu, è a bateria cumencia à gonfia è si riscalda continuamente.L'anodu incrustatu di lithium hà cuminciatu à reagisce cù l'elettrolitu à 250-350 ℃.U materiale di catodu incaricatu principia à a reazzione di descomposizione viulente, è l'elettroliti sò sottumessi à una reazione d'ossidazione viulente, liberandu una grande quantità di calore, generà una temperatura alta è una grande quantità di gas, pruvucannu a combustione è l'esplosione di a bateria.
U prublema di a precipitazione di dendrite di lithium durante l'overcharge: Dopu chì a bateria di cobalate di litiu hè cumplettamente carica, una grande quantità di ioni di litiu resta in l'elettrodu pusitivu.Vale à dì, u catodu ùn pò micca cuntene più ioni di lithium attaccati à u catodu, ma in u statu di overcharged, l'excedente di ioni di lithium nantu à u catodu anu sempre natà à u catodu.Perchè ùn ponu esse cumpletamente cuntenuti, u lithium metallicu si formarà nantu à u catodu.Siccomu stu lithium metallicu hè un cristallu dendriticu, hè chjamatu dendrite.Se a dendrite hè troppu longa, hè faciule per pierce u diafragma, causendu un short circuit internu.Siccomu u cumpunente principale di l'elettrolitu hè u carbonate, u so puntu di ignizione è u puntu di ebollizione sò bassu, cusì brusgiarà o ancu splode à alta temperatura.
S'ellu hè una bateria di lithium polimeru, l'elettrolitu hè colloidale, chì hè propensu à una combustione più viulente.Per risolve stu prublema, i scientisti pruvate di rimpiazzà i materiali di cathode più sicuri.U materiale di a bateria di lithium manganate hà certi vantaghji.Pò assicurà chì l'ioni di litiu di l'elettrodu pusitivu pò esse cumpletamente incrustatu in u foru di carbone di l'elettrodu negativu sottu u statu di carica cumpleta, invece di avè certi residui in l'elettrodu pusitivu cum'è cobalate di litiu, chì in una certa misura evita a generazione di dendriti.A struttura stabile di lithium manganate rende u so rendiment d'ossidazione assai più bassu di quellu di lithium cobalate.Ancu s'ellu ci hè un cortu circuitu esternu (piuttostu cà un cortu circuitu internu), pò esse basualmente evità a combustione è l'esplosione causata da a precipitazione di lithium metal.U fosfatatu di ferru di litiu hà una stabilità termica più alta è una capacità d'ossidazione più bassa di l'elettroliti, cusì hà una alta sicurezza.
L'attenuazione di l'anzianu di a bateria di ioni di litiu si manifesta da l'attenuazione di a capacità è l'aumentu di a resistenza interna, è u so mecanismu d'attenuazione di l'anzianu internu include a perdita di materiali attivi pusitivi è negativi è a perdita di ioni di litiu dispunibili.Quandu u materiale di u cathode hè invechjatu è decadutu, è a capacità di u cathode hè insufficiente, u risicu di l'evoluzione di lithium da u cathode hè più prubabile di accade.Sottu à a cundizione di scaricamentu eccessiva, u putenziale di catodu à lithium aumenterà à sopra à 3V, chì hè più altu ch'è u potenziale di dissoluzione di u ramu, causendu a dissoluzione di u cullettore di rame.L'ioni di cobre dissoluti precipitanu nantu à a superficia di u cathode è formanu dendriti di cobre.I dendriti di cobre passanu à traversu u diafragma, causendu un cortu circuitu internu, chì affetta seriamente u rendiment di salvezza di a bateria.
In più, a resistenza di overcharge di batterie anziane diminuirà à una certa misura, soprattuttu per via di l'aumentu di a resistenza interna è a diminuzione di sustanzi attivi pusitivi è negativi, risultatu in l'aumentu di u calore joule durante u prucessu di carica di batterie.Sottu menu sovraccarico, reazzione laterale pò esse attivata, pruvucannu a fuga termica di e batterie.In termini di stabilità termale, l'evoluzione di lithium da u catodu porta à una forte diminuzione di a stabilità termale di a bateria.
In una parolla, u funziunamentu di salvezza di a bateria invechjata serà ridutta assai, chì mette in seriamente in periculu a sicurità di a bateria.A suluzione più cumuna hè di equipà u sistema di almacenamentu di l'energia di a bateria cun un sistema di gestione di batterie (BMS).Per esempiu, e batterie 8000 18650 usate in Tesla Model S ponu realizà un monitoraghju in tempu reale di diversi paràmetri fisici di a bateria, valutà u statutu di l'usu di a bateria, è cunduce u diagnosticu in linea è l'avvisu precoce attraversu u so sistema di gestione di a bateria.À u listessu tempu, pò ancu eseguisce u cuntrollu di scaricamentu è pre-carica, a gestione di l'equilibriu di a batteria è a gestione termica.
Tempu di Postu: Dec-02-2022