Sự chạy trốn nhiệt là gì？
Sự chạy trốn nhiệt là một quá trình được đẩy nhanh bởi sự gia tăng nhiệt độ, do đó giải phóng năng lượng cho nhiệt độ cao hơn nữa, điều này thường dẫn đến các hậu quả phá hủy khác nhau nếu không được giải quyết kịp thời.
Hiện tượng này xảy ra ở một số khu vực. Phản ứng tổng hợp hạt nhân gây ra bởi các ngôi sao chạy trốn trong vật lý thiên văn dẫn đến nova và một số loại vụ nổ siêu tân tinh. Trong công trình dân dụng, hiện tượng thoát nhiệt cũng xảy ra khi không kiểm soát được nhiệt thoát ra của một lượng lớn bê tông đã đóng rắn.
Nhưng những kiểu thoát nhiệt này vẫn là một thiểu số, và ngày càng có nhiều biến động nhiệt xảy ra trong các lĩnh vực hóa học và kỹ thuật điện. Phản ứng tỏa nhiệt mạnh được đẩy nhanh do sự gia tăng nhiệt độ, và hầu hết các ứng dụng của nó xảy ra trong việc sử dụng pin, thường đi kèm với các vụ nổ và hỏa hoạn.
Sự chạy trốn nhiệt của pin là gì？
Khi pin do một số lỗi hoặc xử lý không đúng cách, pin bắt đầu gây ra các phản ứng dây chuyền khác nhau một cách không kiểm soát được. Lúc này nhiệt độ bên trong của pin đã vượt quá nhiệt độ tối đa mà pin có thể chịu được và thường tỏa ra rất nhiều nhiệt. Trong trường hợp xấu hơn, nó có thể phát nổ hoặc gây cháy. Điều này xảy ra thường xuyên hơn ở pin lithium-ion, đặc biệt là trong xe điện và các ứng dụng điện thoại di động.
Trong quá trình chạy trốn nhiệt, nhiệt độ của pin tăng lên nhanh chóng (tính bằng mili giây), và phản ứng dây chuyền của năng lượng pin dự trữ tạo ra nhiệt độ cực cao (khoảng 752 độ F / 400 độ C - nhiệt độ của một phòng cháy thông thường).
quá trình
Quá trình thoát nhiệt của pin thường bắt đầu từ sự phân hủy của màng SEI điện cực âm trong tế bào pin, sau đó chất phân tách bị phân hủy và nóng chảy, làm cho điện cực âm phản ứng với chất điện phân, sau đó điện cực dương và chất điện phân sẽ bị phân hủy, dẫn đến ngắn mạch bên trong quy mô lớn, dẫn đến hiện tượng điện phân. Chất lỏng bị cháy, và sau đó lan sang các tế bào khác, gây ra sự thoát nhiệt nghiêm trọng, khiến toàn bộ pin tự bốc cháy.
(Màng SEI: Màng SEI được hình thành trong lần sạc đầu tiên của pin lithium. Màng thụ động được hình thành do phản ứng giữa vật liệu điện cực âm và chất điện phân, chức năng của nó là một mặt phủ lên vật liệu điện cực âm và bảo vệ nó cấu trúc khỏi bị hư hại; mặt khác, Nó cho phép các ion liti đi qua và xen vào vật liệu điện cực âm.)
Nguyên nhân và gợi ý cho hiện tượng thoát nhiệt của pin
quá tải
Pin bị sạc quá mức vượt quá điện áp an toàn tối đa của nó, điều này không chỉ làm hỏng pin mà còn có thể gây ra hỏa hoạn trong những trường hợp nghiêm trọng. Một sự cố tương tự đã xảy ra ở Trung Quốc vào năm 2022. Nguyên nhân là do việc sạc quá mức của xe buýt thuần điện đã kích hoạt quá trình thoát nhiệt của pin và bản thân hệ thống quản lý pin cũng thiếu chức năng an toàn của mạch sạc quá mức.
Gợi ý phương pháp: Tìm lỗi của bộ sạc, lỗi này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng hết bộ sạc dự phòng. Thứ hai, cần phải quan sát xem hệ thống quản lý ắc quy do chính ắc quy mang theo có tuân thủ các quy định hay không, ví dụ, có thể giám sát được điện áp của từng ắc quy hay không.
Nhiệt độ quá cao
Nhiệt độ quá cao cũng là một nguyên nhân dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt trong pin. Do lựa chọn và thiết kế tản nhiệt của ắc quy không hợp lý nên gây ra hiện tượng đoản mạch bên trong ắc quy, ngoài ra cần tránh trường hợp chập mạch của ắc quy do tác động sai bên ngoài.
Trong quá trình xem xét các vật liệu thiết kế pin, người ta đã phát triển các vật liệu để ngăn chặn sự thoát nhiệt hoặc ngăn chặn phản ứng của hiện tượng này.
Trong vài năm qua, “pin không bắn” đã trở thành một xu hướng mới ở Trung Quốc. Trong ngành, đã có một “cuộc thảo luận lớn về việc ai là người an toàn hơn giữa sắt-liti và bậc ba”. Nó được khởi xướng đầu tiên bởi các công ty như CATL, BYD và
SVOLT. Đồng thời, các công ty ô tô Trung Quốc bắt đầu con đường “không lửa, không khói, không nổ”. Hiện tại, Keheng là ứng dụng của "không bao giờ cháy" pin lithium sắt phosphate.
Ngắn mạch bên trong
Năm 2006, một chiếc Boeing 787 bốc cháy sau khi pin phát nổ. Nguyên nhân có thể bắt nguồn từ hiện tượng đoản mạch bên trong gây ra bởi sự hiện diện của các vật thể kim loại trong các điện cực và dải phân cách, tuy nhiên các chuyên gia không thể khẳng định chính xác liệu đó có phải là nguyên nhân hay không.
Để giải quyết vấn đề này, tốt nhất bạn nên tìm một nhà sản xuất pin với chất lượng sản phẩm tốt. Hệ thống quản lý pin (BMS) được lựa chọn tuân thủ và có khả năng phát hiện kịp thời pin bị đoản mạch bên trong.
do va chạm bên ngoài
Va chạm là một cách điển hình để kích hoạt sự chạy trốn nhiệt. Để đối phó với nhiều vụ cháy xe Tesla ở Trung Quốc, Đại học Thanh Hoa và Viện Công nghệ Massachusetts đã cùng nhau tiến hành phân tích các vụ tai nạn của Tesla ở Hoa Kỳ.
Ngoài thao tác chính xác của người vận hành, giải pháp cho phương pháp này cũng yêu cầu pin phải được thiết kế để bảo vệ an toàn, điều này có thể yêu cầu nhân viên R&D hiểu rõ hơn lý do của quá trình.
phần kết luận
Hiện tại, BMS giám sát trên thị trường đã trưởng thành, bao gồm theo dõi và quản lý điện áp pin, dòng điện của pin, nhiệt độ pin, cân bằng sạc pin, kiểm soát sạc và phát hiện ngắn mạch bên trong. Việc nhận ra khả năng phát hiện quản lý quá trình thoát nhiệt của pin từ vật liệu đến thiết kế an toàn đã từ từ thúc đẩy sự phát triển lành mạnh của toàn bộ ngành công nghiệp pin.
Nếu bạn đang sử dụng pin axit chì, khi pin bị đoản mạch bên trong, nhiệt lượng đủ để làm cho axit bên trong sôi lên, và tất cả những gì bạn có thể ngửi thấy là trứng thối - lưu huỳnh. Mặc dù điều này sẽ không gây ra hỏa hoạn, nhưng nguy cơ tràn axit vào ắc quy lớn hơn nhiều so với bất kỳ vụ cháy hoặc nổ nào. (Vì vậy, tôi đề nghị rằng nếu bạn mua pin axit-chì, hãy cố gắng chọn một nhà sản xuất xuất sắc)
