ما هو الهروب الحراري？
الهروب الحراري هو عملية يتم تسريعها من خلال زيادة درجة الحرارة ، وبالتالي إطلاق الطاقة لمزيد من درجات الحرارة المرتفعة ، والتي غالبًا ما تؤدي إلى عواقب مدمرة مختلفة إذا لم تتم معالجتها في الوقت المناسب.
تحدث هذه الظاهرة في عدة مجالات. تؤدي تفاعلات الاندماج النووي التي تسببها النجوم الجامحة في الفيزياء الفلكية إلى المستعرات وأنواع عديدة من انفجارات المستعرات الأعظمية. في الهندسة المدنية ، يحدث الهروب الحراري أيضًا عندما لا يتم التحكم في الحرارة المنبعثة من كمية كبيرة من الخرسانة المعالجة.
لكن هذه الأنواع من الهروب الحراري لا تزال أقلية ، وتحدث المزيد من الهروب الحراري في مجالات الكيمياء والهندسة الكهربائية. يتم تسريع التفاعل القوي الطارد للحرارة بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، وتحدث معظم تطبيقاته في استخدام البطاريات ، والتي غالبًا ما تكون مصحوبة بانفجارات وحرائق.
ما هو الجامح الحراري للبطارية？
عندما تكون البطارية بسبب بعض العطل أو التعامل غير السليم ، تبدأ البطارية في إحداث سلسلة من ردود الفعل بشكل لا يمكن السيطرة عليه. في هذا الوقت ، تجاوزت درجة الحرارة الداخلية للبطارية الحد الأقصى لدرجة الحرارة التي يمكن أن تتحملها البطارية ، وغالبًا ما تنبعث منها الكثير من الحرارة. في أسوأ الحالات ، قد ينفجر أو يتسبب في نشوب حريق ، ويحدث بشكل متكرر في بطاريات الليثيوم أيون ، خاصة في السيارات الكهربائية وتطبيقات الهاتف المحمول.
في حالة الهروب الحراري ، ترتفع درجة حرارة البطارية بسرعة (بالمللي ثانية) ، ويؤدي التفاعل المتسلسل لطاقة البطارية المخزنة إلى درجات حرارة عالية للغاية (حوالي 752 درجة فهرنهايت / 400 درجة مئوية - درجة حرارة غرفة النار النموذجية).
عملية المعالجة
غالبًا ما يبدأ الهروب الحراري للبطارية من تحلل فيلم SEI للإلكترود السالب في خلية البطارية ، ثم يتحلل الفاصل ويذوب ، مما يتسبب في تفاعل القطب السالب مع الإلكتروليت ، ثم يقوم القطب الموجب والإلكتروليت بعد ذلك تتحلل ، مما يؤدي إلى دائرة قصر داخلية واسعة النطاق ، مما يؤدي إلى التحليل الكهربائي. احترق السائل ، ثم انتشر إلى خلايا أخرى ، مما تسبب في هروب حراري شديد ، مما تسبب في اشتعال حزمة البطارية بالكامل تلقائيًا.
(فيلم SEI: يتكون فيلم SEI أثناء الشحن الأول لبطارية الليثيوم. فيلم التخميل الذي يتكون من التفاعل بين مادة القطب السالب والإلكتروليت ، وتتمثل وظيفته في طلاء مادة القطب السالب من جهة وحمايتها الهيكل من التلف ؛ من ناحية أخرى ، فإنه يسمح لأيونات الليثيوم بالمرور من خلال مادة القطب السالب وتقحمها.)
الأسباب والاقتراحات الخاصة بالهروب الحراري للبطارية
حمله أكثر مما يطيق
يتم شحن البطارية بشكل زائد عن الحد الأقصى الآمن لها ، والذي لا يؤدي فقط إلى إتلاف البطارية نفسها ، بل يمكن أن يؤدي أيضًا إلى نشوب حريق في الحالات الشديدة. وقعت حادثة مماثلة في الصين في عام 2022. والسبب هو أن الشحن الزائد للحافلة الكهربائية الخالصة تسبب في الهروب الحراري للبطارية ، وأن نظام إدارة البطارية نفسه يفتقر إلى وظيفة السلامة لدائرة الشحن الزائد.
اقتراح الطريقة: ابحث عن خطأ الشاحن ، والذي يمكن حله من خلال التكرار الكامل للشاحن. ثانيًا ، من الضروري ملاحظة ما إذا كان نظام إدارة البطارية الذي تحمله بطاريته الخاصة يتوافق مع اللوائح ، على سبيل المثال ، ما إذا كان يمكن مراقبة جهد كل بطارية.
درجة الحرارة مرتفعة للغاية
درجة الحرارة الزائدة هي أيضًا سبب للهروب الحراري في البطارية. نظرًا للاختيار غير المعقول والتصميم الحراري للبطارية ، يحدث قصر الدائرة الداخلية للبطارية ، ومن الضروري أيضًا تجنب حدوث ماس كهربائي للبطارية بسبب سوء التشغيل الخارجي.
نظرًا لمواد تصميم البطاريات ، فقد تم تطوير مواد لمنع الهروب الحراري أو منع تفاعل هذه الظاهرة ، ومن منظور إدارة البطارية ، فإنها تدرك تحذير أمان درجة الحرارة وتحذر من خطر البطارية.
في السنوات القليلة الماضية ، أصبحت "البطاريات غير المشتعلة" اتجاهاً جديداً في الصين. في الصناعة ، كان هناك "نقاش كبير حول من هو الأكثر أمانًا بين الحديد والليثيوم والثالث". تم إطلاقه لأول مرة بواسطة شركات مثل CATL و BYD و
SVOLT. في الوقت نفسه ، بدأت شركات السيارات الصينية الطريق إلى "لا حريق ، لا دخان ، لا انفجار". في الوقت الحاضر ، Keheng هو تطبيق "لا تطلق أبدًا" بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم.
ماس كهربائى داخلي
في عام 2006 ، اشتعلت النيران في طائرة بوينج 787 بعد انفجار بطارية. قد ينشأ السبب من قصر الدائرة الداخلية الناجم عن وجود أجسام معدنية في الأقطاب الكهربائية والفواصل ، لكن الخبراء لا يستطيعون تأكيد ما إذا كان السبب هو السبب بدقة.
لحل هذه المشكلة ، من الأفضل العثور على شركة تصنيع بطاريات ذات جودة منتج جيدة. نظام إدارة البطارية المحدد (BMS) متوافق وقادر على الكشف في الوقت المناسب عن البطاريات ذات الدوائر القصيرة الداخلية.
بسبب الاصطدام الخارجي
يعتبر الاصطدام طريقة نموذجية لتحريك هروب حراري. رداً على حرائق سيارات تيسلا المتعددة في الصين ، أجرت جامعة تسينغهوا ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تحليلًا مشتركًا لحوادث تسلا في الولايات المتحدة.
بالإضافة إلى التشغيل الصحيح للمشغل ، يتطلب حل هذه الطريقة أيضًا تصميم البطارية لحماية السلامة ، الأمر الذي قد يتطلب من موظفي البحث والتطوير فهم سبب العملية بشكل أفضل.
اختتام
في الوقت الحالي ، نضجت مراقبة BMS في السوق ، بما في ذلك مراقبة وإدارة جهد البطارية ، وتيار البطارية ، ودرجة حرارة البطارية ، وتوازن شحن البطارية ، والتحكم في الشحن ، واكتشاف ماس كهربائي داخلي. أدى تحقيق اكتشاف إدارة الهروب الحراري للبطارية من المواد إلى تصميم الأمان إلى دفع التطور الصحي لصناعة البطاريات بأكملها ببطء.
إذا كنت تستخدم بطارية حمض الرصاص ، عندما يكون للبطارية دائرة قصر داخلية ، يتم توليد حرارة كافية لتسبب غليان الحمض الداخلي ، وكل ما قد تشمه هو البيض الفاسد - الكبريت. في حين أن هذا لن يؤدي إلى نشوب حريق ، فإن خطر انسكاب حمض البطارية أكبر بكثير من أي حريق أو انفجار. (لذا أقترح أنه إذا اشتريت بطاريات الرصاص الحمضية ، فحاول اختيار مصنع ممتاز)
