Что означает «вздутие корпуса батареи»?
Определение явления
В процессе эксплуатации или хранения скопление газа внутри батареи приводит к повышению давления, что вызывает расширение и деформацию корпуса.
Внутренний механизм
Это макроскопическое проявление аномальной химической реакции, происходящей внутри батареи, и один из важных показателей неисправности батареи.
Потенциальные риски
Если не принять своевременные меры, это может привести к серьезным авариям, таким как утечка, пожар или даже взрыв.
Причина выпучивания корпуса 1: Внутреннее газообразование
①Разложение электролита
В условиях перезарядки и высокой температуры электролит подвергается реакции разложения, в результате которой образуются газы, такие как CO2 и CH4, являющиеся одним из основных источников газа.
②Разрыв и восстановление пленки SEI
В процессе циклирования защитная пленка SEI на поверхности отрицательного электрода многократно разрывается и восстанавливается. Этот процесс непрерывно расходует электролит и выделяет газ.
③Реакция влаги и примесей
Влага или металлические примеси, попадающие в процессе производства, могут вступать в химическую реакцию с электролитом, образуя газы, такие как водород.
Причина выпячивания раковины 2: Неправильное использование
①Перезарядка и переразрядка
Длительная зарядка, приводящая к перезарядке, или продолжение использования батареи после ее полного разряда, приводящее к чрезмерному разряду, усугубит внутренние побочные реакции и ускорит образование газов.
②Использование некачественных зарядных устройств
Неоригинальные или некачественные зарядные устройства не могут точно контролировать напряжение и ток, что легко приводит к перезарядке аккумулятора и сокращению срока его службы.
③Высокотемпературные среды
Зарядка или использование батареи в условиях высоких температур ускоряет разложение электролита и повреждение SEI-пленки, что значительно увеличивает скорость образования газа.
Причины вздутия батареи 3: производственные дефекты и старение
①Дефекты производственного процесса
Технологические дефекты, возникающие в процессе производства, такие как заусенцы на электродах, складки на сепараторе и некачественная герметизация, могут привести к внутренним микрокоротким замыканиям или проникновению влаги, что создает потенциальную опасность вздутия батареи.
②Старение батареи и воздействие высоких температур
С увеличением времени использования активные материалы внутри батареи истощаются, внутреннее сопротивление возрастает, пленка SEI утолщается, а внутренние побочные реакции усиливаются. Высокотемпературные условия (например, воздействие прямых солнечных лучей) ускоряют этот процесс, что в конечном итоге приводит к увеличению газообразования и вздутию батареи.
Суть взрыва: тепловой разгон
①90-120°C: Разложение пленки SEI
Разложение пленки SEI приводит к выделению первоначального тепла и газа, что запускает реакцию.
②130-180°C: Плавление сепаратора и короткое замыкание
Плавление сепаратора приводит к прямому контакту между положительным и отрицательным электродами, вызывая внутреннее короткое замыкание и быстрое повышение температуры.
③150-250°C: Разложение положительного электрода и производство кислорода
Материал положительного электрода разлагается, выделяя кислород, который бурно реагирует с электролитом, ускоряя повышение температуры.
④Окончательный результат: сгорание и взрыв
Электролит сгорает, что приводит к возгоранию или даже взрыву батареи и влечет за собой серьезные последствия.
Три условия, запускающие тепловой разгон
①Механическое насилие
Батарея подвергается внешним воздействиям, таким как столкновения, сжатие или проколы, что приводит к внутренним структурным повреждениям и коротким замыканиям.
②Электрическое насилие
В батарее могут возникать электрические аномалии, такие как перезаряд, переразряд или внешнее короткое замыкание, что приводит к выходу внутренних реакций из-под контроля.
③Тепловое насилие
Аккумулятор подвергается воздействию высоких температур, или выходит из строя система охлаждения, что приводит к накоплению тепла и запуску теплового разгона.
Распространение теплового разгона: эффект домино
В аккумуляторном блоке тепловой разгон одной ячейки может быстро распространиться на другие ячейки, создавая “эффект домино”. Это распространение происходит в основном по трем механизмам:
①Теплопроводность: Высокотемпературная ячейка напрямую передает тепло соседним ячейкам через металлические компоненты.
②Тепловое излучение: Высокотемпературная ячейка нагревает окружающую среду и другие ячейки посредством инфракрасного излучения.
③Тепловая конвекция: Поток высокотемпературных газов внутри аккумуляторного блока рассеивает тепло в другие области.
Превентивная мера 1: Оптимизация материалов и конструкции.
①Выбор высокостабильных материалов
Предпочтение отдается материалам с более высокой термической стабильностью, таким как литий-железо-фосфатные (LFP) батареи, температура теплового разгона которых, как правило, выше, чем у NMC-батарей, что снижает риск возгорания от источника.
②Оптимизация конструкции батареи
Внедрение инновационных конструкций и технологий позволяет повысить ударопрочность, оптимизировать пространственное расположение и улучшить общую стабильность аккумуляторного блока.
③Добавлено несколько устройств безопасности.
Встроенный взрывозащищенный клапан обеспечивает направленный сброс давления при его чрезмерном повышении; предохранитель автоматически отключает цепь в случае короткого замыкания, предотвращая распространение тепла.
Профилактическая мера 2: Интеллектуальный мониторинг и терморегулирование.
①BMS
Являясь “мозгом” батареи, система управления батареей (BMS) отвечает за мониторинг напряжения, тока и температуры каждой ячейки в режиме реального времени, выполнение активной балансировки, прогнозирование рисков неисправностей и инициирование защитных мер (таких как отключение питания) в случае возникновения отклонений.
② Высокоэффективная система терморегулирования
Использует жидкостное охлаждение, воздушное охлаждение и другие методы для контроля рабочей температуры батареи в оптимальном диапазоне (обычно 25-40℃), предотвращая локальный перегрев и подавляя возникновение и распространение теплового разгона.
Профилактическая мера 3: Использовать в соответствии с правилами.
Используйте оригинальные или сертифицированные зарядные устройства и избегайте перезарядки или чрезмерной разрядки.
Избегайте высоких температур, влажности и прямых солнечных лучей.
Не разбирайте, не сжимайте и не прокалывайте батарею.
Немедленно прекратите использование, если заметите какие-либо отклонения от нормы, такие как вздутие или перегрев.
