O que é fuga térmica?
A fuga térmica é um processo que é acelerado pelo aumento da temperatura, liberando energia para temperaturas ainda mais altas, o que geralmente leva a várias consequências destrutivas se não for abordado a tempo.
Esse fenômeno ocorre em várias áreas. Reações de fusão nuclear causadas por estrelas fugitivas na astrofísica levam a novas e vários tipos de explosões de supernovas. Na engenharia civil, a fuga térmica também ocorre quando o calor liberado por uma grande quantidade de concreto curado é descontrolado.
Mas esses tipos de fugas térmicas ainda são uma minoria, e mais fugas térmicas ocorrem nas áreas de química e engenharia elétrica. A forte reação exotérmica é acelerada devido ao aumento da temperatura, e a maioria de suas aplicações ocorre no uso de baterias, que muitas vezes são acompanhadas de explosões e incêndios.
O que é fuga térmica da bateria?
Quando a bateria é devido a alguma falha ou manuseio inadequado, a bateria começa a causar várias reações em cadeia de forma incontrolável. Neste momento, a temperatura interna da bateria excedeu a temperatura máxima que a bateria pode suportar e muitas vezes emite muito calor. Em uma situação pior, pode explodir ou causar um incêndio. Ocorre com mais frequência em baterias de íon-lítio, principalmente em veículos elétricos e aplicativos de telefonia móvel.
Na fuga térmica, a temperatura da bateria aumenta rapidamente (em milissegundos) e a reação em cadeia da energia armazenada da bateria cria temperaturas extremamente altas (cerca de 752 graus Fahrenheit / 400 graus Celsius – a temperatura de uma sala de incêndio típica).
processo
A fuga térmica da bateria geralmente começa a partir da decomposição do filme SEI do eletrodo negativo na célula da bateria, e então o separador é decomposto e derretido, fazendo com que o eletrodo negativo reaja com o eletrólito, e então o eletrodo positivo e o eletrólito irão ser decomposto, resultando em curto-circuito interno em grande escala, resultando em eletrólise. O líquido queimou e depois se espalhou para outras células, causando uma fuga térmica grave, fazendo com que toda a bateria se inflamasse espontaneamente.
(Película SEI: A película SEI é formada durante o primeiro carregamento da bateria de lítio. Uma película de passivação formada pela reação entre o material do eletrodo negativo e o eletrólito, sua função é revestir o material do eletrodo negativo por um lado e proteger sua estrutura contra danos; por outro lado, permite que os íons de lítio passem e se intercalam no material do eletrodo negativo.)
Causas e sugestões para fuga térmica da bateria
sobrecarga
A bateria está sobrecarregada além de sua tensão máxima de segurança, o que não apenas danifica a própria bateria, mas também pode desencadear um incêndio em casos graves. Um incidente semelhante ocorreu na China em 2022. O motivo foi que a sobrecarga do ônibus elétrico puro desencadeou o descontrole térmico da bateria, e o próprio sistema de gerenciamento de bateria não tinha a função de segurança do circuito de sobrecarga.
Sugestão de método: Encontre a falha do carregador, que pode ser resolvida pela redundância total do carregador. Em segundo lugar, é necessário observar se o sistema de gerenciamento de bateria carregado por sua própria bateria está em conformidade com os regulamentos, por exemplo, se a tensão de cada bateria pode ser monitorada.
A temperatura está muito alta
A temperatura excessiva também é uma causa de fuga térmica na bateria. Devido à seleção não razoável e design térmico da bateria, o curto-circuito interno da bateria é causado e também é necessário evitar o curto-circuito da bateria causado por operação incorreta externa.
Em consideração aos materiais de design da bateria, foram desenvolvidos materiais para evitar fuga térmica ou para bloquear a reação desse fenômeno. Da perspectiva do gerenciamento de bateria, ele realiza o aviso de segurança de temperatura e o aviso de perigo da bateria.
Nos últimos anos, as “baterias que não disparam” tornaram-se uma nova tendência na China. Na indústria, tem havido uma “grande discussão sobre quem está mais seguro entre ferro-lítio e ternário”. Foi iniciado por empresas como CATL, BYD e
SVOLT. Ao mesmo tempo, as empresas automobilísticas chinesas iniciaram o caminho para “sem fogo, sem fumaça, sem explosão”. Atualmente, Keheng é a aplicação de “nunca atire” baterias de fosfato de ferro e lítio.
Curto-circuito interno
Em 2006, um Boeing 787 pegou fogo depois que uma bateria explodiu. A causa pode ter origem no curto-circuito interno causado pela presença de objetos metálicos nos eletrodos e separadores, mas os especialistas não podem confirmar com precisão se é a causa.
Para resolver esse problema, é melhor encontrar um fabricante de baterias com boa qualidade do produto. O sistema de gerenciamento de bateria (BMS) selecionado é compatível e capaz de detecção oportuna de baterias com curto-circuitos internos.
causado por colisão externa
Um acidente é uma maneira típica de desencadear uma fuga térmica. Em resposta a vários incêndios de carros da Tesla na China, a Universidade de Tsinghua e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts realizaram em conjunto uma análise dos acidentes da Tesla nos Estados Unidos.
Além da operação correta do operador, a solução para este método também exige que a bateria seja projetada para proteção de segurança, o que pode exigir que o pessoal de P&D entenda melhor o motivo do processo.
conclusão
Atualmente, o monitoramento do BMS no mercado amadureceu, incluindo monitoramento e gerenciamento da tensão da bateria, corrente da bateria, temperatura da bateria, equilíbrio de carga da bateria, controle de carga e detecção interna de curto-circuito. A realização da detecção de gerenciamento de fuga térmica da bateria, desde os materiais até o design de segurança, impulsionou lentamente o desenvolvimento saudável de toda a indústria de baterias.
Se você estiver usando uma bateria de chumbo-ácido, quando a bateria tiver um curto-circuito interno, é gerado calor suficiente para fazer com que o ácido interno ferva, e tudo o que você pode sentir é o cheiro de ovos podres – enxofre. Embora isso não comece um incêndio, o perigo de derramar ácido da bateria é muito maior do que qualquer incêndio ou explosão. (Então sugiro que se você comprar baterias de chumbo-ácido, tente escolher um excelente fabricante)
