Hvad er et udbulet batterihus?
Definition af fænomen
Under brug eller opbevaring forårsager gasophobning inde i et batteri øget tryk, hvilket fører til udvidelse og deformation af huset.
Intern mekanisme
Dette er en makroskopisk manifestation af en unormal kemisk reaktion, der forekommer inde i batteriet, og er en af de vigtige indikatorer for batterisvigt.
Potentielle risici
Hvis det ikke håndteres omgående, kan det føre til alvorlige sikkerhedsulykker såsom lækage, brand eller endda eksplosion.
Årsag til skaludbuling 1: Intern gasdannelse
①Elektrolytnedbrydning
Under forhold som overopladning og høj temperatur gennemgår elektrolytten en nedbrydningsreaktion, der producerer gasser som CO2 og CH4, som er en af hovedkilderne til gas.
②SEI-filmbrud og -reparation
SEI-filmen på den negative elektrodeoverflade brister og repareres gentagne gange under cyklussen. Denne proces forbruger kontinuerligt elektrolyt og genererer gas.
③Reaktion af fugt og urenheder
Fugt eller metalliske urenheder, der tilføres under produktionsprocessen, kan reagere kemisk med elektrolytten og producere gasser som brint.
Årsag til skaludbuling 2: Forkert brug
①Overopladning og overafladning
Langvarig opladning, der fører til overopladning, eller fortsat brug af batteriet, efter det er helt afladet, hvilket fører til overafladning, vil forværre interne sidereaktioner og accelerere gasproduktionen.
② Brug af dårligere opladere
Uoriginale eller dårlige opladere kan ikke nøjagtigt kontrollere spænding og strøm, hvilket let fører til overopladning af batteriet og skader batteriets levetid.
③Højtemperaturmiljøer
Opladning eller brug af batteriet i miljøer med høj temperatur vil accelerere nedbrydningen af elektrolytten og beskadige SEI-filmen, hvilket øger gasproduktionshastigheden betydeligt.
Årsager til batteriudbuling 3: Produktionsfejl og aldring
①Fejl i fremstillingsproces
Procesfejl under fremstillingen, såsom grater i elektroden, rynker i separatoren og utilstrækkelig forsegling, kan føre til interne mikrokortslutninger eller fugtindtrængning, hvilket udgør en iboende risiko for batteriudbuling.
②Batteriets ældning og høje temperatureffekter
Med øget brugstid udtømmes de aktive materialer inde i batteriet, den indre modstand øges, SEI-filmen tykner, og de interne sidereaktioner intensiveres. Højtemperaturmiljøer (såsom udsættelse for direkte sollys) accelererer denne proces, hvilket i sidste ende fører til øget gasproduktion og udbuling.
Eksplosionens essens: Termisk løbskhed
①90-120°C: SEI-filmnedbrydning
SEI-filmnedbrydning frigiver initial varme og gas, hvilket udløser reaktionen.
②130-180°C: Separatorsmeltning og kortslutning
Separatorsmeltning forårsager direkte kontakt mellem de positive og negative elektroder, hvilket udløser en intern kortslutning og en hurtig temperaturstigning.
③150-250°C: Positiv elektrodenedbrydning og iltproduktion
Positivt elektrodemateriale nedbrydes og frigiver ilt, som reagerer voldsomt med elektrolytten og accelererer temperaturstigningen.
④Slutresultat: Forbrænding og eksplosion
Elektrolytten brænder, hvilket får batteriet til at brænde eller endda eksplodere, hvilket resulterer i alvorlige konsekvenser.
Tre udløsende betingelser for termisk runaway
①Mekanisk misbrug
Batteriet udsættes for eksterne påvirkninger såsom kollisioner, kompression eller punkteringer, hvilket fører til indre strukturelle skader og kortslutninger.
②Elektrisk misbrug
Batteriet oplever elektriske anomalier såsom overopladning, overafladning eller eksterne kortslutninger, hvilket får interne reaktioner til at løbe løbsk.
③Termisk misbrug
Batteriet udsættes for høje temperaturer, eller kølesystemet svigter, hvilket forårsager varmeophobning og udløser termisk runaway.
Termisk løbsk forplantning: Dominoeffekt
I en batteripakke kan termisk løb fra en enkelt celle hurtigt sprede sig til andre celler og skabe en "dominoeffekt". Denne udbredelse sker primært gennem tre mekanismer:
①Varmeledning: Højtemperaturcellen overfører varme direkte til tilstødende celler via metalkomponenter.
②Varmestråling: Højtemperaturcellen opvarmer det omgivende miljø og andre celler gennem infrarød stråling.
③ Varmekonvektion: Strømmen af højtemperaturgasser i batteripakken spreder varme til andre områder.
Forebyggende foranstaltning 1: Materiale- og designoptimering
①Valg af materialer med høj stabilitet
Materialer med højere termisk stabilitet foretrækkes, såsom LFP-batterier, hvis termiske løbstemperatur generelt er højere end NMC-batteriers, hvilket reducerer risikoen for brand fra kilden.
②Optimer batteriets strukturdesign
Anvend innovative strukturer og teknologier for at forbedre slagfastheden, optimere den rumlige layout og forbedre batteripakkens samlede stabilitet.
③Der er tilføjet flere sikkerhedsanordninger.
En indbygget eksplosionssikker ventil muliggør retningsbestemt trykaflastning, når trykket er for højt; en sikringsenhed er designet til automatisk at afbryde kredsløbet i tilfælde af kortslutning for at forhindre varmespredning.
Forebyggende foranstaltning 2: Intelligent overvågning og termisk styring
①BMS
Som batteriets "hjerne" er BMS'en ansvarlig for at overvåge spænding, strøm og temperatur i hver celle i realtid, udføre aktiv afbalancering, forudsige fejlrisici og iværksætte beskyttelsesforanstaltninger (såsom at afbryde strømmen) i tilfælde af unormalheder.
② Højeffektivt termisk styringssystem
Bruger væskekøling, luftkøling og andre metoder til at kontrollere batteriets driftstemperatur inden for det optimale område (typisk 25-40 ℃), hvilket forhindrer lokal overophedning og undertrykker forekomsten og spredningen af termisk løbskhed.
Forebyggende foranstaltning 3: Brug i henhold til forskrifterne
Brug originale eller certificerede opladere, og undgå overopladning eller overafladning.
Undgå høje temperaturer, luftfugtighed eller direkte sollys.
Batteriet må ikke skilles ad, klemmes eller punkteres.
Stop brugen med det samme, hvis du bemærker nogen unormaliteter såsom udbuling eller overophedning.
