รันอะเวย์ความร้อนของแบตเตอรี่เกิดขึ้นได้อย่างไร?

รันอะเวย์ระบายความร้อนคืออะไร？

การหนีจากความร้อนเป็นกระบวนการที่เร่งความเร็วโดยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ซึ่งจะเป็นการปล่อยพลังงานเพื่อให้มีอุณหภูมิที่สูงขึ้นไปอีก ซึ่งมักจะนำไปสู่ผลการทำลายล้างต่างๆ หากไม่ได้รับการแก้ไขอย่างทันท่วงที

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในหลายพื้นที่ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่เกิดจากดาวที่วิ่งหนีในฟิสิกส์ดาราศาสตร์ทำให้เกิดโนวาและการระเบิดซูเปอร์โนวาหลายประเภท ในงานวิศวกรรมโยธา การระบายความร้อนยังเกิดขึ้นเมื่อความร้อนที่ปล่อยออกมาจากคอนกรีตบ่มจำนวนมากนั้นไม่สามารถควบคุมได้

แต่การระบายความร้อนประเภทนี้ยังคงเป็นส่วนน้อย และการวิ่งหนีจากความร้อนเกิดขึ้นอีกในด้านเคมีและวิศวกรรมไฟฟ้า ปฏิกิริยาคายความร้อนที่รุนแรงจะเร่งขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และการใช้งานส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการใช้แบตเตอรี่ ซึ่งมักมาพร้อมกับการระเบิดและไฟไหม้

รันอะเวย์ความร้อนของแบตเตอรี่คืออะไร？

เมื่อแบตเตอรี่เกิดจากความล้มเหลวหรือการจัดการที่ไม่เหมาะสม แบตเตอรี่จะเริ่มทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ต่างๆ อย่างไม่สามารถควบคุมได้ ในเวลานี้ อุณหภูมิภายในของแบตเตอรี่เกินอุณหภูมิสูงสุดที่แบตเตอรี่สามารถทนได้ และมักจะปล่อยความร้อนออกมาเป็นจำนวนมาก ในสถานการณ์ที่เลวร้ายกว่านั้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจระเบิดหรือทำให้เกิดไฟไหม้ได้ โดยมักเกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถยนต์ไฟฟ้าและการใช้งานโทรศัพท์มือถือ

ในการระบายความร้อน อุณหภูมิของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เป็นมิลลิวินาที) และปฏิกิริยาลูกโซ่ของพลังงานแบตเตอรี่ที่เก็บไว้จะสร้างอุณหภูมิที่สูงมาก (ประมาณ 752 องศาฟาเรนไฮต์ / 400 องศาเซลเซียส - อุณหภูมิของห้องดับเพลิงทั่วไป)

กระบวนการ

การระบายความร้อนของแบตเตอรี่มักจะเริ่มต้นจากการสลายตัวของฟิล์ม SEI ขั้วลบในเซลล์แบตเตอรี่ จากนั้นตัวแยกจะสลายตัวและหลอมละลาย ทำให้อิเล็กโทรดลบทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นอิเล็กโทรดบวกและอิเล็กโทรไลต์จะ สลายตัวทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในขนาดใหญ่ส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้า ของเหลวถูกเผาไหม้ และแพร่กระจายไปยังเซลล์อื่นๆ ทำให้เกิดการระบายความร้อนอย่างรุนแรง ทำให้ก้อนแบตเตอรี่ทั้งหมดติดไฟได้เองตามธรรมชาติ

(ฟิล์ม SEI: ฟิล์ม SEI เกิดขึ้นในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมครั้งแรก ฟิล์มฟิล์มที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดลบและอิเล็กโทรไลต์ หน้าที่ของมันคือการเคลือบวัสดุอิเล็กโทรดลบบนมือข้างหนึ่งและปกป้อง โครงสร้างจากความเสียหาย ในทางกลับกัน ช่วยให้ลิเธียมไอออนสามารถทะลุผ่านและแทรกซึมเข้าไปในวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบได้)

สาเหตุและข้อเสนอแนะสำหรับการระบายความร้อนของแบตเตอรี่

ขูดเลือดขูดเนื้อ

แบตเตอรี่มีการชาร์จเกินพิกัดเกินแรงดันไฟฟ้าที่ปลอดภัยสูงสุด ซึ่งไม่เพียงแต่สร้างความเสียหายให้กับตัวแบตเตอรี่เองเท่านั้น แต่ยังสามารถทำให้เกิดไฟไหม้ได้ในกรณีที่รุนแรง เหตุการณ์ที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในประเทศจีนในปี 2022 เหตุผลก็คือว่าการชาร์จไฟเกินของรถบัสไฟฟ้าบริสุทธิ์ทำให้เกิดการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ และระบบจัดการแบตเตอรี่เองก็ขาดฟังก์ชันด้านความปลอดภัยของวงจรการชาร์จไฟเกิน

คำแนะนำวิธีการ: ค้นหาข้อบกพร่องของเครื่องชาร์จ ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการใช้อุปกรณ์ชาร์จซ้ำซ้อน ประการที่สอง จำเป็นต้องสังเกตว่าระบบการจัดการแบตเตอรี่ที่ดำเนินการโดยแบตเตอรี่ของตัวเองนั้นสอดคล้องกับระเบียบข้อบังคับหรือไม่ เช่น สามารถตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่แต่ละก้อนได้หรือไม่

อุณหภูมิสูงเกินไป

อุณหภูมิที่มากเกินไปยังเป็นสาเหตุของการระบายความร้อนในแบตเตอรี่ เนื่องจากการเลือกที่ไม่สมเหตุสมผลและการออกแบบความร้อนของแบตเตอรี่ ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในของแบตเตอรี่ และจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงไฟฟ้าลัดวงจรของแบตเตอรี่ที่เกิดจากการทำงานผิดพลาดจากภายนอก

ในการพิจารณาวัสดุการออกแบบแบตเตอรี่ ได้มีการพัฒนาวัสดุเพื่อป้องกันการระบายความร้อนหรือป้องกันปฏิกิริยาของปรากฏการณ์นี้ จากมุมมองของการจัดการแบตเตอรี่ จะตระหนักถึงคำเตือนด้านความปลอดภัยของอุณหภูมิและตระหนักถึงคำเตือนอันตรายของแบตเตอรี่

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา “แบตเตอรี่ที่ไม่ใช้เชื้อเพลิง” ได้กลายเป็นเทรนด์ใหม่ในประเทศจีน ในอุตสาหกรรมนี้ มี "การพูดคุยกันอย่างมากมายว่าใครปลอดภัยกว่าระหว่างธาตุเหล็ก-ลิเธียมและไตรภาคี" ริเริ่มขึ้นครั้งแรกโดยบริษัทต่างๆ เช่น CATL, BYD และ
สโวลท์. ในเวลาเดียวกัน บริษัทรถยนต์จีนเริ่มเส้นทางสู่ "ไม่มีไฟ ไม่ควัน ไม่ระเบิด" ปัจจุบัน Keheng เป็นแอปพลิเคชั่น "Never fire" แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต.

ไฟฟ้าลัดวงจรภายใน

ในปี 2006 โบอิ้ง 787 ถูกไฟไหม้หลังจากแบตเตอรี่ระเบิด. สาเหตุอาจมาจากการลัดวงจรภายในที่เกิดจากวัตถุที่เป็นโลหะในอิเล็กโทรดและตัวคั่น แต่ผู้เชี่ยวชาญไม่สามารถยืนยันได้อย่างถูกต้องว่าเป็นสาเหตุหรือไม่

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทางที่ดีควรหาผู้ผลิตแบตเตอรี่ที่มีคุณภาพดี ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่เลือกนั้นเป็นไปตามข้อกำหนดและสามารถตรวจจับแบตเตอรี่ที่มีการลัดวงจรภายในได้ทันท่วงที

เกิดจากการชนภายนอก

การชนเป็นวิธีปกติในการกระตุ้นให้เกิดการหนีจากความร้อน เพื่อตอบสนองต่อไฟไหม้รถยนต์เทสลาหลายครั้งในประเทศจีน มหาวิทยาลัยชิงหวาและสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ร่วมกันทำการวิเคราะห์การชนของเทสลาในสหรัฐอเมริกา

นอกจากการทำงานที่ถูกต้องของผู้ปฏิบัติงานแล้ว วิธีการแก้ปัญหานี้ยังต้องออกแบบแบตเตอรี่เพื่อป้องกันความปลอดภัย ซึ่งอาจต้องการให้เจ้าหน้าที่ R&D เข้าใจเหตุผลของกระบวนการมากขึ้น

ข้อสรุป

ในปัจจุบัน การตรวจสอบ BMS ในตลาดได้ครบกำหนดแล้ว ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบและจัดการแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ กระแสของแบตเตอรี่ อุณหภูมิของแบตเตอรี่ ความสมดุลของประจุแบตเตอรี่ การควบคุมการชาร์จ และการตรวจจับการลัดวงจรภายใน การนำการตรวจจับการจัดการการระบายความร้อนของแบตเตอรี่มาใช้ตั้งแต่วัสดุจนถึงการออกแบบด้านความปลอดภัยได้ขับเคลื่อนการพัฒนาที่ดีของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ทั้งหมดอย่างช้าๆ

หากคุณกำลังใช้แบตเตอรี่กรดตะกั่ว เมื่อแบตเตอรี่มีไฟฟ้าลัดวงจร ภายในจะมีความร้อนเพียงพอที่จะทำให้กรดภายในเดือด และสิ่งที่คุณอาจได้กลิ่นก็คือไข่เน่าหรือกำมะถัน แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ทำให้เกิดไฟไหม้ แต่อันตรายจากการรั่วไหลของกรดแบตเตอรี่นั้นยิ่งใหญ่กว่าไฟหรือการระเบิดใดๆ (ผมเลยแนะนำว่าถ้าซื้อแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ให้ลองเลือกผู้ผลิตที่ดีเยี่ยม)