熱暴走とは？
熱暴走は、温度の上昇によって加速されるプロセスであり、それによってさらに高い温度に向けてエネルギーを放出します。時間内に対処しないと、多くの場合、さまざまな破壊的な結果につながります。
この現象はいくつかの地域で発生します。 天体物理学において星の暴走によって引き起こされる核融合反応は、新星や数種類の超新星爆発を引き起こします。 土木工学では、大量の硬化コンクリートから放出される熱が制御されていない場合にも、熱暴走が発生します。
しかし、これらのタイプの熱暴走はまだ少数派であり、化学および電気工学の分野ではより多くの熱暴走が発生しています。 強い発熱反応は温度の上昇により加速され、その用途のほとんどはバッテリーの使用で発生し、爆発や火災を伴うことがよくあります。
バッテリーの熱暴走とは？
バッテリーが故障したり、不適切な取り扱いが原因である場合、バッテリーは制御不能なさまざまな連鎖反応を引き起こし始めます。 このとき、バッテリーの内部温度はバッテリーが耐えられる最高温度を超えており、多くの場合、多くの熱を放出します。 最悪の場合、爆発や火災の原因となる可能性があります。特に電気自動車や携帯電話用途のリチウムイオン電池でより頻繁に発生します。
熱暴走では、バッテリーの温度が急速に (ミリ秒単位で) 上昇し、蓄えられたバッテリー エネルギーの連鎖反応により、非常に高い温度 (華氏約 752 度 / 摂氏 400 度 – 典型的な消防室の温度) が生じます。
プロセス
電池の熱暴走は、多くの場合、電池セル内の負極 SEI フィルムの分解から始まり、セパレータが分解して溶融し、負極が電解質と反応し、正極と電解質が分解され、大規模な内部短絡が発生し、電気分解が発生します。 液体が燃えて他のセルに広がり、深刻な熱暴走を引き起こし、バッテリー パック全体が自然発火しました。
(SEI フィルム: SEI フィルムは、リチウム電池の最初の充電中に形成されます。負極材料と電解質の間の反応によって形成されるパッシベーション フィルム。その機能は、一方で負極材料をコーティングし、その機能を保護することです。一方、リチウムイオンは通り抜けて負極材料にインターカレートします。)
バッテリーの熱暴走の原因と提案
過充電
バッテリーは最大安全電圧を超えて過充電され、バッテリー自体が損傷するだけでなく、深刻な場合には火災を引き起こす可能性があります。 2022年に中国で同様の事件が発生しました。その理由は、純粋な電気バスの過充電がバッテリーの熱暴走を引き起こし、バッテリー管理システム自体が過充電回路の安全機能を欠いていたためです。
方法の提案: 充電器の完全な冗長性によって解決できる充電器の障害を見つけます。 第二に、各バッテリーの電圧を監視できるかどうかなど、独自のバッテリーに搭載されたバッテリー管理システムが規制に準拠しているかどうかを観察する必要があります。
温度が高すぎる
過度の温度は、バッテリーの熱暴走の原因にもなります。 バッテリーの不合理な選択と熱設計により、バッテリーの内部短絡が発生し、外部の誤操作によるバッテリーの短絡も回避する必要があります。
バッテリーの設計材料を考慮し、熱暴走を防止したり、この現象の反応をブロックしたりする材料を開発しました。バッテリー管理の観点から、温度安全警告を実現し、バッテリー危険警告を実現します。
ここ数年、中国では「発火しないバッテリー」が新たなトレンドとなっています。 業界では、「鉄リチウムと三元系のどちらがより安全かについての大きな議論」がありました. CATL、BYD、および
SVOLT。 同時に、中国の自動車会社は「火なし、煙なし、爆発なし」への道を歩み始めました。 現時点では、Keheng は「決して発砲しない」というアプリケーションです。 リン酸鉄リチウム電池.
内部短絡
2006年、バッテリーが爆発した後、ボーイング787が発火しました. 原因は、電極やセパレーターに金属物が存在することによる内部短絡が原因である可能性がありますが、専門家はそれが原因であるかどうかを正確に確認することはできません。
この問題を解決するには、製品の品質が良いバッテリー メーカーを見つけるのが最善です。 選択したバッテリー管理システム (BMS) は準拠しており、内部短絡のあるバッテリーをタイムリーに検出できます。
外部衝突によって引き起こされる
クラッシュは、熱暴走を引き起こす典型的な方法です。 中国で複数のテスラ車の火災に対応して、清華大学とマサチューセッツ工科大学は共同で、米国でのテスラの衝突事故の分析を行いました。
オペレーターの正しい操作に加えて、この方法の解決策には、安全保護のためにバッテリーを設計することも必要です。そのためには、研究開発担当者がプロセスの理由をよりよく理解する必要がある場合があります。
結論
現在、バッテリー電圧、バッテリー電流、バッテリー温度、バッテリー充電バランス、充電制御、および内部短絡検出の監視と管理を含む、市場での BMS 監視は成熟しています。 材料から安全設計までのバッテリー熱暴走管理検出の実現は、バッテリー業界全体の健全な発展をゆっくりと推進してきました。
鉛酸バッテリーを使用している場合、バッテリーに内部短絡があると、内部の酸が沸騰するのに十分な熱が発生し、腐った卵 - 硫黄のにおいがするだけです。 これで火災が発生することはありませんが、バッテリーの酸がこぼれる危険性は、火災や爆発よりもはるかに大きくなります。 （ですから、鉛蓄電池を購入する場合は、優れたメーカーを選択することをお勧めします）
