Wat is een bolle batterijbehuizing?
Definitie van het fenomeen
Tijdens gebruik of opslag veroorzaakt gasvorming in een accu een verhoogde druk, wat leidt tot uitzetting en vervorming van de behuizing.
Intern mechanisme
Dit is een macroscopische manifestatie van een abnormale chemische reactie die zich in de batterij afspeelt en is een van de belangrijke indicatoren voor batterijfalen.
Potentiële risico's
Indien dit niet tijdig wordt aangepakt, kan het leiden tot ernstige veiligheidsincidenten zoals lekkage, brand of zelfs explosie.
Oorzaak van het uitpuilen van de huls 1: Interne gasvorming
①Elektrolytontleding
Onder omstandigheden zoals overladen en hoge temperaturen ondergaat de elektrolyt een ontledingsreactie, waarbij gassen zoals CO2 en CH4 ontstaan. CH4 is een van de belangrijkste gasbronnen.
② Scheuren en reparatie van de SEI-folie
De SEI-film op het oppervlak van de negatieve elektrode scheurt en herstelt zich herhaaldelijk tijdens het cycleren. Dit proces verbruikt continu elektrolyt en genereert gas.
③Reactie van vocht en onzuiverheden
Vocht of metaalverontreinigingen die tijdens het productieproces worden geïntroduceerd, kunnen chemisch reageren met het elektrolyt en daarbij gassen zoals waterstof produceren.
Oorzaak van bolling van de huls 2: Onjuist gebruik
① Overladen en te ver ontladen
Langdurig opladen met als gevolg overladen, of het blijven gebruiken van de batterij nadat deze volledig leeg is met als gevolg overontlading, zal interne nevenreacties verergeren en de gasproductie versnellen.
②Gebruik van inferieure opladers
Niet-originele of inferieure opladers kunnen de spanning en stroomsterkte niet nauwkeurig regelen, wat gemakkelijk kan leiden tot overladen van de batterij en een verkorting van de levensduur ervan.
③Omgevingen met hoge temperaturen
Het opladen of gebruiken van de batterij in omgevingen met hoge temperaturen versnelt de ontbinding van het elektrolyt en de beschadiging van de SEI-film, waardoor de gasproductie aanzienlijk toeneemt.
Oorzaken van opgezwollen batterijen 3: fabricagefouten en veroudering
① Productieprocesdefecten
Productiefouten, zoals bramen op elektroden, rimpels in de separator en onvoldoende afdichting, kunnen leiden tot interne microkortsluitingen of het binnendringen van vocht, wat inherente risico's met zich meebrengt voor het opzwellen van de batterij.
② Batterijveroudering en effecten van hoge temperaturen
Naarmate de gebruiksduur toeneemt, raken de actieve materialen in de batterij uitgeput, neemt de interne weerstand toe, wordt de SEI-laag dikker en nemen de interne nevenreacties toe. Omgevingen met hoge temperaturen (zoals blootstelling aan direct zonlicht) versnellen dit proces, wat uiteindelijk leidt tot een verhoogde gasproductie en bolling van de batterij.
De essentie van de explosie: thermische runaway
①90-120°C: SEI-filmontleding
Bij de ontbinding van de SEI-film komen aanvankelijk warmte en gas vrij, wat de reactie op gang brengt.
②130-180°C: Smelten van de separator en kortsluiting
Het smelten van de separator veroorzaakt direct contact tussen de positieve en negatieve elektroden, wat een interne kortsluiting en een snelle temperatuurstijging teweegbrengt.
③150-250°C: Ontleding van de positieve elektrode en zuurstofproductie
Het materiaal van de positieve elektrode ontleedt, waarbij zuurstof vrijkomt die heftig reageert met de elektrolyt, waardoor de temperatuur sneller stijgt.
④Eindresultaat: Verbranding en explosie
Het elektrolyt verbrandt, waardoor de batterij in brand vliegt of zelfs explodeert, met ernstige gevolgen.
Drie voorwaarden die thermische runaway kunnen veroorzaken
① Mechanisch misbruik
De batterij wordt blootgesteld aan externe invloeden zoals botsingen, compressie of perforaties, wat kan leiden tot interne structurele schade en kortsluiting.
② Elektrisch misbruik
De batterij ondervindt elektrische afwijkingen zoals overladen, overontladen of kortsluiting, waardoor interne reacties uit de hand lopen.
③ Thermische overbelasting
De batterij wordt blootgesteld aan hoge temperaturen, of het koelsysteem faalt, waardoor warmte zich ophoopt en thermische oververhitting optreedt.
Voortplanting van thermische runaway: domino-effect
In een accupakket kan thermische oververhitting van één enkele cel zich snel verspreiden naar andere cellen, waardoor een domino-effect ontstaat. Deze verspreiding vindt hoofdzakelijk plaats via drie mechanismen:
① Warmtegeleiding: De hogetemperatuurcel draagt de warmte rechtstreeks over aan aangrenzende cellen via metalen componenten.
② Warmtestraling: De cel met hoge temperatuur verwarmt de omgeving en andere cellen door middel van infraroodstraling.
③Warmteconvectie: De stroom hete gassen in het accupakket verspreidt de warmte naar andere delen.
Preventieve maatregel 1: Optimalisatie van materiaal en ontwerp
①Selecteren van zeer stabiele materialen
Materialen met een hogere thermische stabiliteit hebben de voorkeur, zoals LFP-batterijen, waarvan de temperatuur waarbij thermische doorslag optreedt over het algemeen hoger ligt dan die van NMC-batterijen, waardoor het risico op brand bij de bron wordt verminderd.
② Optimaliseer het ontwerp van de batterijstructuur
Gebruik innovatieve structuren en technologieën om de schokbestendigheid te verbeteren, de ruimtelijke indeling te optimaliseren en de algehele stabiliteit van het accupakket te vergroten.
③Er zijn meerdere veiligheidsvoorzieningen toegevoegd.
Een ingebouwd explosieveilig ventiel maakt gerichte drukontlasting mogelijk wanneer de druk te hoog wordt; een zekering is ontworpen om het circuit automatisch af te sluiten in geval van kortsluiting om warmteverspreiding te voorkomen.
Preventieve maatregel 2: Intelligente monitoring en thermisch beheer
①BMS
Als het "brein" van de batterij is het batterijbeheersysteem (BMS) verantwoordelijk voor het realtime bewaken van de spanning, stroom en temperatuur van elke cel, het uitvoeren van actieve balancering, het voorspellen van storingsrisico's en het initiëren van beschermingsmaatregelen (zoals het uitschakelen van de stroom) in geval van afwijkingen.
②Hoogefficiënt thermisch beheersysteem
Maakt gebruik van vloeistofkoeling, luchtkoeling en andere methoden om de bedrijfstemperatuur van de batterij binnen het optimale bereik te houden (doorgaans 25-40℃), waardoor plaatselijke oververhitting wordt voorkomen en het ontstaan en de verspreiding van thermische runaway wordt onderdrukt.
Preventieve maatregel 3: Gebruik volgens de voorschriften
Gebruik originele of gecertificeerde opladers en voorkom overladen of te ver ontladen.
Vermijd hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid en direct zonlicht.
Demonteer, knijp of prik niet in de batterij.
Stop onmiddellijk met het gebruik als u afwijkingen opmerkt, zoals een bolling of oververhitting.
