Lithium rafhlöður hafa þá kosti að vera meðfærilegir og hraðhleðsla, svo hvers vegna eru blýsýrurafhlöður og aðrar aukarafhlöður enn í umferð á markaðnum?
Auk kostnaðarvandamála og mismunandi notkunarsviða er önnur ástæða öryggi.
Litíum er virkasti málmur í heimi.Vegna þess að efnafræðilegir eiginleikar þess eru of virkir, þegar litíummálmur verður fyrir lofti, mun það hafa brennandi oxunarviðbrögð við súrefni, þannig að það er viðkvæmt fyrir sprengingu, bruna og öðrum fyrirbærum.Að auki mun redoxviðbrögð einnig eiga sér stað inni í litíum rafhlöðunni meðan á hleðslu og afhleðslu stendur.Sprenging og sjálfsbrenni stafar aðallega af uppsöfnun, dreifingu og losun litíum rafhlöðu eftir upphitun.Í stuttu máli munu litíum rafhlöður mynda mikinn hita meðan á hleðslu og afhleðslu stendur, sem mun leiða til hækkunar á innra hitastigi rafhlöðunnar og ójafns hitastigs milli einstakra rafhlaðna, sem veldur því óstöðugri afköst rafhlöðunnar.
Óörugg hegðun hitauppstreymis litíumjónarafhlöðu (þar á meðal ofhleðsla og ofhleðsla rafhlöðunnar, hröð hleðsla og afhleðsla, skammhlaup, vélræn misnotkunarskilyrði, háhitahitalost osfrv.) er líkleg til að kalla fram hættuleg hliðarviðbrögð inni í rafhlöðunni og mynda hita, skemmir beint óvirka filmuna á neikvæðu rafskautinu og jákvæðu rafskautsyfirborðinu.
Það eru margar ástæður fyrir því að koma af stað hitauppstreymisslysum með litíumjónarafhlöðum.Samkvæmt einkennum kveikja má skipta henni í vélræna misnotkun, kveikja á rafmagnsmisnotkun og hitauppstreymi.Vélræn misnotkun: vísar til nálastungumeðferðar, útpressunar og höggs á þungum hlutum af völdum áreksturs ökutækis;Rafmagnsmisnotkun: venjulega af völdum óviðeigandi spennustjórnunar eða bilunar í rafmagnsíhlutum, þar með talið skammhlaup, ofhleðslu og ofhleðslu;Hitamisnotkun: af völdum ofhitnunar af völdum óviðeigandi hitastýringar.
Þessar þrjár kveikjuaðferðir tengjast innbyrðis.Vélræn misnotkun mun almennt valda aflögun eða rof á þind rafhlöðunnar, sem leiðir til beins snertingar á milli jákvæða og neikvæða póla rafhlöðunnar og skammhlaups, sem leiðir til rafmagnsmisnotkunar;Hins vegar, við rafmagnsnotkun, eykst varmamyndun eins og Joule hiti, sem veldur því að hitastig rafhlöðunnar hækkar, sem þróast í hitamisnotkun, sem kallar enn frekar fram hliðarviðbrögð keðjugerðarinnar í rafhlöðunni og leiðir að lokum til þess af rafhlöðuhitahlaupi.
Hitauppstreymi rafhlöðunnar stafar af því að hitamyndunarhraði rafhlöðunnar er miklu hærri en hitaleiðni og hitinn safnast upp í miklu magni en dreifist ekki í tíma.Í meginatriðum er „hitahlaup“ jákvætt orkuviðmiðunarferli: hækkandi hitastig mun valda því að kerfið verður heitt og hitastigið mun hækka eftir að kerfið verður heitt, sem aftur gerir það að verkum að kerfið verður heitara.
Ferlið við hitauppstreymi: þegar innra hitastig rafhlöðunnar hækkar, brotnar SEI filman á yfirborði SEI filmunnar við háan hita, litíumjónin sem er felld inn í grafítið mun bregðast við raflausninni og bindiefninu og ýta enn frekar upp hitastig rafhlöðunnar í 150 ℃, og ný ofbeldisfull útverma viðbrögð eiga sér stað við þetta hitastig.Þegar hitastig rafhlöðunnar nær yfir 200 ℃, brotnar bakskautsefnið niður, losar mikið magn af hita og gasi og rafhlaðan byrjar að bunga og hitnar stöðugt.Litíum innfellda rafskautið byrjaði að hvarfast við raflausnina við 250-350 ℃.Hlaðna bakskautsefnið byrjar að gangast undir kröftug niðurbrotsviðbrögð og raflausnin verður fyrir kröftugum oxunarviðbrögðum, losar mikið magn af hita, myndar háan hita og mikið magn af gasi, sem veldur bruna og sprengingu rafhlöðunnar.
Vandamálið við útfellingu litíumdendríts meðan á ofhleðslu stendur: Eftir að litíumkóbalat rafhlaðan er fullhlaðin er mikið magn af litíumjónum eftir í jákvæðu rafskautinu.Það er að segja, bakskautið getur ekki haldið fleiri litíumjónum sem eru festar við bakskautið, en í ofhlaðnu ástandi mun umfram litíumjónir á bakskautinu samt synda að bakskautinu.Vegna þess að ekki er hægt að innihalda þau að fullu, mun málmlitíum myndast á bakskautinu.Þar sem þessi málmur litíum er dendritic kristal, er það kallað dendrite.Ef dendritið er of langt er auðvelt að stinga í gegnum þindið, sem veldur innri skammhlaupi.Þar sem aðalhluti raflausnar er karbónat, eru kveikju- og suðumark þess lágt, þannig að það mun brenna eða jafnvel springa við háan hita.
Ef það er fjölliða litíum rafhlaða er raflausnin kvoða, sem er viðkvæmt fyrir harðari bruna.Til að leysa þetta vandamál reyna vísindamenn að skipta um öruggari bakskautsefni.Efnið í litíum manganat rafhlöðu hefur ákveðna kosti.Það getur tryggt að litíumjón jákvæða rafskautsins geti verið fullkomlega felld inn í kolefnisgat neikvæða rafskautsins undir fullri hleðslu, í stað þess að hafa ákveðnar leifar í jákvæðu rafskautinu eins og litíumkóbalati, sem að einhverju leyti forðast myndun dendrites.Stöðug uppbygging litíummanganats gerir oxunarafköst þess mun lægri en litíumkóbalats.Jafnvel þó að það sé ytri skammhlaup (frekar en innri skammhlaup), getur það í grundvallaratriðum forðast bruna og sprengingu af völdum litíummálmúrkomu.Litíum járnfosfat hefur meiri hitastöðugleika og minni oxunargetu raflausnar, svo það hefur mikið öryggi.
Öldrunardeyfing litíumjónarafhlöðunnar kemur fram með afkastagetu og innri viðnám aukningu, og innri öldrunardempunarbúnaður hennar felur í sér tap á jákvæðum og neikvæðum virkum efnum og tap á tiltækum litíumjónum.Þegar bakskautsefnið er eldað og rotnað, og getu bakskautsins er ófullnægjandi, er hættan á litíumþróun frá bakskautinu líklegri til að eiga sér stað.Við ofhleðsluskilyrði mun möguleiki bakskauts á litíum hækka í yfir 3V, sem er hærra en upplausnargeta kopar, sem veldur upplausn koparsafnara.Uppleystar koparjónir falla út á bakskautyfirborðið og mynda kopardendríta.Kopardendrítar munu fara í gegnum þindið, sem veldur innri skammhlaupi, sem hefur alvarleg áhrif á öryggi rafhlöðunnar.
Að auki mun ofhleðsluþol öldrunar rafhlöðu minnka að vissu marki, aðallega vegna aukinnar innri viðnáms og lækkunar á jákvæðum og neikvæðum virkum efnum, sem leiðir til aukningar á joule hita meðan á ofhleðsluferli rafhlöðunnar stendur.Við minni ofhleðslu geta hliðarviðbrögð komið af stað, sem veldur hitauppstreymi rafgeyma.Hvað varðar hitastöðugleika mun litíumþróun frá bakskautinu leiða til mikillar lækkunar á hitastöðugleika rafhlöðunnar.
Í einu orði sagt mun öryggisafköst aldraðra rafhlöðunnar minnka verulega, sem mun setja öryggi rafhlöðunnar í hættu.Algengasta lausnin er að útbúa rafhlöðuorkugeymslukerfið með rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS).Til dæmis geta 8000 18650 rafhlöðurnar sem notaðar eru í Tesla Model S gert sér grein fyrir rauntíma eftirliti með ýmsum líkamlegum breytum rafhlöðunnar, metið stöðu rafhlöðunotkunar og framkvæmt greiningu á netinu og snemma viðvörun í gegnum rafhlöðustjórnunarkerfið.Á sama tíma getur það einnig framkvæmt losunar- og forhleðslustjórnun, rafhlöðujafnvægisstjórnun og hitauppstreymi.
Pósttími: Des-02-2022