בריחת תרמית וניהול תרמי של סוללת ליתיום

בריחת תרמית וניהול תרמי של סוללת ליתיום

לפני ארבע שנים, משרד האנרגיה האמריקני DOE ומשרד המדע והחינוך הגרמני BMBF וחוקרים בעלי שם בינלאומי קשורים יזמו את הסדנה הבינלאומית לבטיחות סוללות, IBSW, האוניברסיטה הטכנית של מינכן ב-2015, המעבדה הלאומית של Sandia ב-2017, 2019 ב-8 באוקטובר. , 2008, סימפוזיון בטיחות הסוללה הבינלאומי IBSW נערך שלוש פעמים ברציפות. היא ניהלה יותר ויותר דיונים אקדמיים מעמיקים ומדוקדקים על סוללות חשמל מבחינת ביצועים, כיוון טכני, בריחת תרמית וניהול תרמי. תקשורת יישומים.

בריחת תרמית של סוללת כוח

בריחת תרמית וניהול תרמי של סוללת החשמל - קול מוועידת בטיחות הסוללות הבינלאומית IBWS

בתגובה לבריחה התרמית, האקדמאי Ouyang Minggao וצוות Tsinghua שלו העלו שלושה מנגנונים וארבעה פתרונות באמצעות מחקר.

שלושת המנגנונים הם:

1. ניקור דיאפרגמה גורם לקצר פנימי לגרום לבריחה תרמית;

2. סוללת האנרגיה הספציפית הגבוהה משחררת באופן חיובי חמצן פעיל, וצפיפות התפתחות החמצן ממשיכה לרדת ככל שהאנרגיה הספציפית עולה;

3. ליתיום פעיל באלקטרודה השלילית הנגרם מטעינה מהירה או טעינת יתר.

שיטות המניעה והבקרה הספציפיות שניתנו על ידי הצוות של Ouyang Minggao הן:

ראשית, הקצר הפנימי ושיטת השליטה בקצר הפנימי, כלומר BMS;

שנית, הבריחה התרמית הנגרמת על ידי התפתחות חמצן באלקטרודה החיובית והעיצוב התרמי של הסוללה;

שלישית, הבריחה התרמית ובקרת המטען הנגרמת על ידי התגובה האלימה בין משקעי ליתיום באלקטרודה השלילית לבין האלקטרוליט;

רביעית, אם אף אחד משלושת המנגנונים ושלוש הטכנולוגיות לא יכול לפתור את בעיית הבריחה התרמית, השימוש בריסון התפשטות חום, על ידי הבנת חוק התפשטות החום, ריסון התפשטות החום, יכול בסופו של דבר למנוע את התרחשותן של תאונות בטיחות.

פרופסור איי שינפינג מאוניברסיטת ווהאן סבורה באותה דעה. באותו יום, הוא הצהיר בבירור בנאום שכותרתו"טכנולוגיה לשיפור בטיחות עבור סוללות ליתיום יון":

בריחת תרמית וניהול תרמי של סוללת החשמל - קול מוועידת בטיחות הסוללות הבינלאומית IBWS

ההתנהגות הלא בטוחה של הסוללה נגרמת בעיקר על ידי בריחת תרמית.

כאשר הסוללה קצרה, טעונה יתר על המידה או נתונה לפגיעה בטמפרטורה גבוהה, הטמפרטורה של הסוללה תעלה. לאחר עליית הטמפרטורה, תופעל סדרה של תגובות לוואי אקסותרמיות בזו אחר זו. את החום שמשתחרר מתגובות הלוואי הללו לא ניתן לפנות בזמן, מה שיגרום לעלייה בטמפרטורת הסוללה. באמצעות מנגנון המשוב החיובי, התגובה האקזותרמית הסופית תהפוך לאינטנסיבית יותר ויותר. , מתרחשת בריחה תרמית.

באשר לפתרון לבריחה תרמית, לפרופסור איי שינפינג יש שלוש שיטות:

ברמה הראשונה, נסו להימנע מקצרים ולהימנע מטעינת יתר;

ברמה השנייה, אם יש קצר חשמלי או טעינת יתר, יש לבצע הגנה תרמית כדי למנוע בריחה תרמית ככל האפשר;

ברמה השלישית, אם החום יצא משליטה ואי אפשר להתחמק מהבדיקה, נסו להימנע ממנו מבלי לגרום לנזק רציני ואל תעלה באש.

ניהול תרמי של סוללת חשמל

מומחים וחוקרים חוקרים שיטות לפתרון בריחה תרמית על בסיס מנגנון סוללה, אך כפי שאמר האקדמיה Ouyang Minggao, אם הטכנולוגיה לא יכולה לפתור בריחת תרמית, יש להשתמש בשיטות לדיכוי התפשטות תרמית.

בהקשר זה, וואנג דפינג, מנהל המכון לחקר האנרגיה החדש של FAW, נתן את הפתרון של FAW'.

בריחת תרמית וניהול תרמי של סוללת החשמל - קול מוועידת בטיחות הסוללות הבינלאומית IBWS

כחברת רכב, FAW מבצעת ניהול בטיחות בכל המערכת ממחקר ופיתוח טכנולוגיית סוללות ועד שירות לאחר המכירה:

ראשית, יש להבהיר תחילה את הבטיחות מכיוון המסלול הטכני;

שנית, בנו תפיסת אבטחה כלל-מערכתית;

שלישית, לשלב אבטחה במסגרת הניהול ובמסגרת העסק כולו;

רביעית, כמה טכנולוגיות אבטחה ספציפיות.

חמישית, שפר את האימות הניסיוני;

שישית, לספק שירותי חזית ותהליך מלא;

שביעית, מערכת הניטור.

במונחים של טכנולוגיית בטיחות ספציפית, FAW בנתה מערכת הגנה בטיחותית פי ארבעה סביב עיצוב חיובי, כולל בטיחות מצבר, בטיחות רכב, בטיחות טעינה ובטיחות שימוש. סביב ארבעת ההיבטים הללו, הפנימי מכיל 16 היבטים ספציפיים ו-54 אמצעי הגנה ספציפיים להגנה על מנת להבטיח את הבטיחות של כל מערכת סוללות החשמל במהלך כל מחזור החיים.

להתרעה מוקדמת על בריחת סוללה תרמית, FAW יצרה אבחון מערכת של התרעה מוקדמת מדגם בריחת תרמית, המספקת לנהג ולרקע שירותי מידע מתאימים להתרעה על בריחת תרמית, ומצוידת גם במערכת סוללה פעילה ובטוחה לכיבוי אש. .

לדברי וואנג דפינג, מערכת כיבוי האש הבטיחותית האקטיבית בשיתוף פעולה של FAW ו-Zephyr Intelligent System Shanghai Co., Ltd, מהמצב הניסוי הקודם, ההשפעה ברורה:

מצד אחד, המערכת יכולה לבצע באופן פעיל ניסויי כיבוי אש על מודולים ומונומרים שיצאו משליטה תרמית;

מצד שני, מכיוון שחומר הכיבוי בו נעשה שימוש הוא מדיום עם יחס חום-להתכה גבוה, ניתן להוריד את הטמפרטורה בחבילת הסוללות באמצעות פונקציית ספיגת חום זו, כך שניתן למנוע את החום בחבילת הסוללות. מגרימת שריפה בפנים הרכב.

לי פיי, יו"ר שנחאי Zhefu, שזכה לשבחים על ידי FAW, נשא נאום ביום של" תוכנית מניעה ובקרה לבריחה תרמית של סוללת ליתיום כוח". , איך לדכא.

בריחת תרמית וניהול תרמי של סוללת החשמל - קול מוועידת בטיחות הסוללות הבינלאומית IBWS

לדעתו של זפיר', בין אם מדובר בדיכוי של בריחת תרמית או דיכוי של התפשטות בריחת תרמית, הקירור הוא הקריטי ביותר. לכן, לי פיי קבע שוב ושוב כי"התקררות היא דרך המלוכה."

בהתבסס על היתרונות הטכניים המובילים שלה, Zephyr יצרה תוכנית ניהול תרמית שלמה ייחודית של שלושה באחד:

1. לשימוש בקירור נוזלי לתא הסוללות, קירור מאולץ;

2. מתוך כוונה לבעיית הבריחה התרמית, מערכת זיהוי מרוכבת משמשת כדי להזהיר מראש את הברייחה התרמית של הסוללה, והיא יכולה לדווח בזמן על כשל בסוללה;

3. מערכת הזיהוי הנ"ל משמשת כמנגנון להפעלת דיכוי בריחת הסוללה התרמית. ברגע שהבריחה התרמית של הסוללה מתפשטת, יופעל התקן כיבוי האש של סוללת הליתיום הנוזלית.

סט טכנולוגיה זה שימש בחברות ומשתמשים רבים של רכב מסחרי מקומי. בעתיד, היא תיכנס לתחום מכוניות נוסעים ותהפוך לכרית האוויר" של סוללות.

לי פיי אמר כי מנקודת המבט של פיתוח בריאות ובטיחות של רכבי אנרגיה חדשים, מומלץ לחברות הרכב להרכיב"כריות אוויר סוללות" עבור סוללות ליתיום של רכבי אנרגיה חדשים כדי לאפשר למשתמשים לבחור ולהצביע בשוק. ברגע שמתרחשת תאונה, זה יכול להפחית נפגעים ואובדן רכוש. , באמת מלווה את מימושם של רכבי אנרגיה חדשים.