Qu'est-ce que l'emballement thermique ?
L'emballement thermique est un processus qui est accéléré par une augmentation de la température, libérant ainsi de l'énergie pour des températures encore plus élevées, ce qui entraîne souvent diverses conséquences destructrices s'il n'est pas traité à temps.
Ce phénomène se produit dans plusieurs régions. Les réactions de fusion nucléaire provoquées par des étoiles en fuite en astrophysique conduisent à des nova et à plusieurs types d'explosions de supernova. En génie civil, l'emballement thermique se produit également lorsque la chaleur dégagée par une grande quantité de béton durci n'est pas maîtrisée.
Mais ces types d'emballements thermiques sont encore minoritaires, et davantage d'emballements thermiques se produisent dans les domaines de la chimie et de l'électrotechnique. La forte réaction exothermique est accélérée en raison de l'augmentation de la température, et la plupart de ses applications se produisent dans l'utilisation de batteries, qui s'accompagnent souvent d'explosions et d'incendies.
Qu'est-ce que l'emballement thermique de la batterie ?
Lorsque la batterie est due à une panne ou à une mauvaise manipulation, la batterie commence à provoquer diverses réactions en chaîne de manière incontrôlable. À ce moment, la température interne de la batterie a dépassé la température maximale que la batterie peut supporter, et elle émet souvent beaucoup de chaleur. Dans une situation pire, il peut exploser ou provoquer un incendie. Il se produit plus fréquemment dans les batteries lithium-ion, en particulier dans les véhicules électriques et les applications de téléphonie mobile.
En cas d'emballement thermique, la température de la batterie augmente rapidement (en millisecondes) et la réaction en chaîne de l'énergie stockée de la batterie crée des températures extrêmement élevées (environ 752 degrés Fahrenheit / 400 degrés Celsius - la température d'une chambre d'incendie typique).
processus
L'emballement thermique de la batterie commence souvent par la décomposition du film SEI de l'électrode négative dans la cellule de la batterie, puis le séparateur est décomposé et fondu, provoquant la réaction de l'électrode négative avec l'électrolyte, puis l'électrode positive et l'électrolyte vont être décomposé, entraînant un court-circuit interne à grande échelle, entraînant une électrolyse. Le liquide a brûlé, puis s'est propagé à d'autres cellules, provoquant un emballement thermique important, provoquant l'allumage spontané de l'ensemble de la batterie.
(Film SEI : Le film SEI se forme lors de la première charge de la batterie au lithium. Film de passivation formé par la réaction entre le matériau d'électrode négative et l'électrolyte, sa fonction est de revêtir le matériau d'électrode négative d'une part et de protéger son structure contre les dommages; d'autre part, il permet aux ions lithium de traverser et de s'intercaler dans le matériau de l'électrode négative.)
Causes et suggestions de l'emballement thermique de la batterie
surcharge
La batterie est surchargée au-delà de sa tension de sécurité maximale, ce qui non seulement endommage la batterie elle-même, mais peut également déclencher un incendie dans les cas graves. Un incident similaire s'est produit en Chine en 2022. La raison en était que la surcharge du bus électrique pur a déclenché l'emballement thermique de la batterie, et le système de gestion de la batterie lui-même n'avait pas la fonction de sécurité du circuit de surcharge.
Suggestion de méthode : recherchez le défaut du chargeur, qui peut être résolu par la redondance complète du chargeur. Dans un deuxième temps, il faut observer si le système de gestion de batterie porté par sa propre batterie est conforme à la réglementation, par exemple si la tension de chaque batterie peut être surveillée.
La température est trop élevée
Une température excessive est également une cause d'emballement thermique dans la batterie. En raison de la sélection déraisonnable et de la conception thermique de la batterie, un court-circuit interne de la batterie est provoqué, et il est également nécessaire d'éviter le court-circuit de la batterie causé par un mauvais fonctionnement externe.
En tenant compte des matériaux de conception de la batterie, des matériaux pour empêcher l'emballement thermique ou pour bloquer la réaction de ce phénomène ont été développés. Du point de vue de la gestion de la batterie, il réalise un avertissement de sécurité de température et réalise un avertissement de danger de batterie.
Au cours des dernières années, les « batteries sans allumage » sont devenues une nouvelle tendance en Chine. Dans l'industrie, il y a eu une "grande discussion sur qui est le plus sûr entre le fer-lithium et le ternaire". Il a d'abord été lancé par des entreprises telles que CATL, BYD et
SVOLT. Dans le même temps, les constructeurs automobiles chinois ont entamé la voie du « pas de feu, pas de fumée, pas d'explosion ». À l'heure actuelle, Keheng est l'application de "ne jamais tirer" batteries au lithium fer phosphate.
Court-circuit interne
En 2006, un Boeing 787 prend feu après l'explosion d'une batterie. La cause peut provenir du court-circuit interne causé par la présence d'objets métalliques dans les électrodes et les séparateurs, mais les experts ne peuvent pas confirmer avec précision si c'est la cause.
Pour résoudre ce problème, il est préférable de trouver un fabricant de batteries avec une bonne qualité de produit. Le système de gestion de batterie (BMS) sélectionné est conforme et capable de détecter rapidement les batteries présentant des courts-circuits internes.
causé par une collision externe
Un crash est un moyen typique de déclencher un emballement thermique. En réponse à plusieurs incendies de voitures Tesla en Chine, l'Université Tsinghua et le Massachusetts Institute of Technology ont mené conjointement une analyse des accidents de Tesla aux États-Unis.
Outre le bon fonctionnement de l'opérateur, la solution à cette méthode nécessite également que la batterie soit conçue pour une protection de sécurité, ce qui peut nécessiter que le personnel de R&D comprenne mieux la raison du processus.
conclusion
À l'heure actuelle, la surveillance BMS sur le marché a mûri, y compris la surveillance et la gestion de la tension de la batterie, du courant de la batterie, de la température de la batterie, de l'équilibre de charge de la batterie, du contrôle de charge et de la détection de court-circuit interne. La réalisation de la détection de la gestion de l'emballement thermique des batteries, des matériaux à la conception de la sécurité, a lentement entraîné le développement sain de l'ensemble de l'industrie des batteries.
Si vous utilisez une batterie au plomb-acide, lorsque la batterie a un court-circuit interne, suffisamment de chaleur est générée pour faire bouillir l'acide interne, et tout ce que vous pouvez sentir est des œufs pourris - du soufre. Bien que cela ne déclenche pas un incendie, le danger de renverser de l'acide de batterie est bien plus grand que tout incendie ou explosion. (Je suggère donc que si vous achetez des batteries au plomb, essayez de choisir un excellent fabricant)
