Jinsi ya Kusimamisha Mlipuko wa Betri za Lithium-Ioni Kwa Sababu ya Kukimbia kwa Joto?

Kukimbia kwa joto ni shida ya muda mrefu ambayo imesumbua mashirika makubwa kama Tesla , Samsung , na Boeing na ndogo sawa.

Dreamliner 787 ya Boeing, ambayo Boeing ilitangaza kuwa inatumia mafuta kwa asilimia 20, ilizuiwa mwaka wa 2013. Katika mwaka huo huo, Model S ya Tesla ilikuja chini ya uchunguzi wa usalama wa shirikisho baada ya kuwaka moto angalau mara 3.Mwaka jana Samsung ilirudisha simu mahiri milioni 2.5 za Galaxy Note 7.

Kwa kampuni zote tatu, ambazo ni wachezaji wakuu wa kikoa chao, shida ilikuwa sawa - betri za Lithium-Ion zilizowekwa ndani ya bidhaa zao kama chanzo cha nguvu.Betri za lithiamu-ioni zilizosakinishwa katika Tesla Model S, Dreamliner 787 na Galaxy Note 7 zilikuwa zikilipuka mfululizo.

Kwa nini Betri ya Ioni ya Lithium Hulipuka Bila Kutarajia?

Betri za ioni za lithiamu ndio aina ya betri zinazotumika zaidi katika tasnia kadhaa lakini, unajua ni nini kinachozifanya ziwe hatari?Iwapo wewe ni mtafiti unayefanya kazi na betri za Li-ion, ungejua kwamba mojawapo ya sababu kuu kwa nini betri nyingi za lithiamu-ioni hulipuka ni kwa sababu ya kukimbia kwa mafuta.

Je! Ukimbiaji wa Joto ni Nini na kwa nini ndio Chanzo kikuu cha Milipuko ya Betri?
Katika betri za Lithium-ion, cathode na anode hutenganishwa na nyembamba - wakati mwingine microns 10 - separator ya polyethilini.Wakati kitenganishi hiki kinapasuka, mzunguko mfupi hutokea ambao huanzisha mchakato unaoitwa kukimbia kwa joto.

Kukimbia kwa joto hutokea kwa kawaida wakati wa malipo.Joto hupanda haraka hadi kiwango cha kuyeyuka cha lithiamu ya metali na husababisha mmenyuko mkali.

Sababu nyingine kuu ya kukimbia kwa mafuta ni chembe zingine za chuma hadubini zinazogusana na sehemu tofauti za betri (hii hufanyika kila wakati katika mchakato wa kuunganisha betri), na kusababisha mzunguko mfupi.

Kawaida, mzunguko mdogo wa mzunguko unaweza kusababisha kutokwa kwa kibinafsi kwa kiwango cha juu na joto kidogo hutolewa kwa sababu nishati ya kutokwa ni ndogo sana.Lakini, wakati chembe za chuma za hadubini za kutosha zinapoungana kwenye sehemu moja, njia fupi ya umeme inaweza kutokea na mkondo mkubwa utapita kati ya bamba chanya na hasi.

Hii husababisha halijoto kupanda, na kusababisha kukimbia kwa joto, pia inajulikana kama 'kuingia kwa moto.'

Wakati wa kukimbia kwa joto, joto la juu la seli iliyoshindwa inaweza kuenea kwa seli inayofuata, na kusababisha kutokuwa na utulivu wa joto pia.Katika baadhi ya matukio, mmenyuko wa mnyororo hutokea ambapo kila seli hutengana kwa ratiba yake.

Kwa nini Mlipuko wa Betri za Li-Ion Ni Suala Kubwa Kwa Wote?

Simu mahiri katika mfuko wako inaendeshwa na a Betri ya Li-ion .Ni mojawapo ya aina maarufu zaidi za betri zinazoweza kuchajiwa tena kwa vifaa vya elektroniki vinavyobebeka kwa sababu ya msongamano wao wa juu wa nishati, athari ndogo ya kumbukumbu, na kutokwa kwa maji kidogo.

Zaidi ya vifaa vya kielektroniki vya watumiaji, betri za Lithium Ion ni maarufu kwa matumizi ya jeshi, gari la umeme na matumizi ya anga.Kwa mfano, betri za ioni za lithiamu zimechukua nafasi ya betri za kawaida za risasi-asidi ambazo zimetumika kihistoria kwa mikokoteni ya gofu na magari ya matumizi.

Saizi ya Soko la Betri ya Lithium-Ion ya Ulimwenguni inatarajiwa kufikia $46.21 bilioni ifikapo 2022, na CAGR ya 10.8% katika kipindi cha 2016-2022.

Kwa kitu ambacho kimekuwa sehemu muhimu ya maisha yetu ya kila siku kwa kasi kama hii, kwa kweli tutakuwa tunahatarisha maisha yetu kuwa na betri hizi karibu nasi.

Kwa kuzingatia maombi yao, haziwezi kubadilishwa kwa urahisi lakini ikiwa shida ya kukimbia kwa mafuta inaweza kutatuliwa, usawa ungerejesha peponi.

Tunawezaje Kuzuia Kukimbia kwa Joto Ndani Betri za Ion Lithium ?

1. Kuanzisha Kizuia Moto
Ukimbizi wa joto mara nyingi hutokea kutoka kwa punctures na malipo yasiyofaa.Ili kukabiliana na hatari kama hizo za moto, wavumbuzi walitumia maji ya joto ambayo yana kizuizi cha moto.

Kizuia moto ni kiwanja ambacho huzuia, kukandamiza au kuchelewesha uzalishaji wa moto au kuzuia kuenea kwa moto.

Hapa wana microencapsulated retardant moto (kawaida kiwanja bromini) katika polyethilini high-wiani na aliongeza maji na glycol kiwanja kuandaa maji ya mafuta kutumika.Mchanganyiko wa glikoli hutumiwa hapa kama "kizuia kuganda" (misombo ya kawaida ya glikoli inayotumika ni ethilini glikoli, diethylene glikoli, na propylene glikoli).

Pia, uvumbuzi huo unajadiliwa zaidi kwa kuzingatia betri za EV.Betri inapoitwa kuwasha gari la umeme huwaka.Maji ya joto hutiririka kupitia chombo na juu ya moduli za betri.

Katika tukio la malipo ya ziada, au ajali ya gari na kusababisha kuchomwa kwa betri, retardant ya moto katika maji ya joto hufanya kazi ili kupunguza hatari ya moto.Kwa usahihi zaidi, microcapsules za kiwanja cha bromini hupasuka wakati joto la kupasuka linafikiwa kwa sababu ya joto la ziada la moto.Kizuia moto hutolewa kutoka kwa microcapsules na hufanya kazi ili kudhibiti moto.

2. Kutumia Vifaa vya Kuanzisha Uharibifu
Regents wa Chuo Kikuu cha California wanaonekana kuwa na bidii katika kutafiti jinsi ya kushughulikia shida ya kukimbia kwa mafuta.

Mnamo 2006, waliwasilisha hati miliki inayohusiana na elektroliti za polima za moduli za elastic zinazofaa kwa kuzuia utoroshaji wa joto (US8703310).Seti tofauti ya wagunduzi imewasilisha hataza hii (yaani US'535) mwaka wa 2013, kuhusu kupunguza utoroshwaji wa joto kwa kutumia nyenzo au vifaa vya kuanzisha uharibifu.

Kwa usahihi zaidi, wameunda utaratibu wa kuzima kwa njia ya mafuta ambayo inaweza kuanzishwa kwa njia ya kiufundi au ya joto (au zote mbili), uharibifu wa betri unapotokea (yaani, kabla au muda mfupi baada ya kukimbia kwa mafuta kuanza) na kushughulikia tatizo kabla halijaanza. .

Hatua kama hizo za kubashiri au za papo hapo zinahitajika hasa wakati betri inakabiliwa na athari au shinikizo la juu (kama vile ajali kama nilivyotaja kwenye hataza ya US'886 iliyotangulia pia) na muundo wake wa ndani kuharibika, na kusababisha upungufu wa ndani.

Kanuni ya msingi ambayo inafanya kazi ni - kama mzigo wa mitambo unavyotumiwa kwenye betri, vianzisha uharibifu vinaweza kusababisha uharibifu mkubwa au uharibifu wa electrode ili upinzani wa ndani uongezeke kwa kiasi kikubwa ili kupunguza kukimbia kwa joto hata kabla ya kutokea.

Hapa wamezungumzia aina mbili za waanzilishi wa uharibifu -

Waanzilishi wa uharibifu wa kupita

Waanzilishi hawa huanzisha kupasuka au kubatilisha elektrodi inapoathiriwa, na nyufa kama hizo na/au utupu huongeza kizuizi cha ndani cha elektrodi na, kwa hivyo, kupunguza uzalishaji wa joto unaohusishwa na upungufu wa ndani unaowezekana.Viungio kama hivyo hujulikana kama waanzilishi wa nyufa au voids (CVIs).

Uharibifu wa elektrodi unaweza kusababishwa na utengano au ugumu wa kutolingana kwa violesura vya CVI-electrode, kuvunjika na kupasuka kwa CVI, n.k. Mifano ya viungio vya hali ya juu ni pamoja na chembe gumu au zenye vinyweleo, nyuzi ngumu au tupu/vinyweleo, na mirija n.k. inaweza kuundwa kutoka kwa nyenzo za kaboni kama vile grafiti, nanotubes za kaboni, kaboni iliyoamilishwa, nyeusi za kaboni, nk.

Kianzisha uharibifu kinachotumika

Waanzilishi hawa wanaweza kutoa kiasi kikubwa au mabadiliko ya umbo kwenye upakiaji wa kimitambo au wa joto.Vianzilishi vya uharibifu vinavyotumika vinaweza kujumuisha chembe kigumu au chenye vinyweleo, shanga gumu au tupu, nyuzi na mirija imara au yenye mashimo/vinyweo, n.k. Vianzisha uharibifu vinavyotumika vinaweza kuundwa kutoka kwa aloi za kumbukumbu za umbo kama vile Ni—Ti, Ni—Ti—Pd, Ni. -Ti-Pt, nk.

Kemikali ambazo hutolewa wakati kukimbia kwa joto inaweza kuwa na sumu na katika hali mbaya zaidi, kukimbia kwa mafuta kunaweza kusababisha moto wa umeme na/au betri kulipuka.Joto la hewa iliyoko katika mazingira ya betri lazima pia lidumishwe ipasavyo.Kudhibiti mambo haya kunapunguza uwezekano wa kukimbia kwa joto .

chanzo: https://www.greyb.com/prevent-thermal-runaway-problem-li-ion-batteries/