Pregled

Ko se zgodi več nesreč, ki jih povzroči litij-ionska baterija, so ljudje bolj zaskrbljeni zaradi toplotnega iztekanja akumulatorja, saj lahko toplotni iztek, ki se pojavi v eni celici, razširi toploto na druge celice, kar povzroči zaustavitev celotnega akumulatorskega sistema.

Običajno bomo sprožili toplotno uhajanje s segrevanjem, pripenjanjem ali prekomernim polnjenjem med preskusi. Vendar pa te metode ne morejo nadzorovati toplotnega uhajanja v določeni celici, niti jih ni mogoče enostavno izvajati med preskusi baterijskih sistemov. V zadnjem času ljudje razvijajo nove metode za sprožitev toplotnega bega. Primer širjenja v novem standardu IEC 62619: 2022 je primer in ocenjuje se, da bo ta metoda v prihodnosti široko uporabljena. Ta članek predstavlja nekatere nove metode, ki so v fazi raziskav.

Lasersko sevanje:

Lasersko sevanje je namenjeno segrevanju majhne površine z visoko energijskim laserskim impulzom. Toplota bo potekala znotraj materiala. Lasersko sevanje se pogosto uporablja na področjih obdelave materialov, kot so varjenje, spajanje in rezanje. Običajno obstajajo naslednje vrste laserjev:

• CO₂laser: laser z molekularnim plinom ogljikovega dioksida
• Polprevodniški laser: diodni laser iz GaAs ali CdS
• YAG laser: Natrijev laser iz itrijevega aluminijevega granata
• Optična vlakna: laser iz steklenih vlaken z elementom redkih zemelj

Nekateri raziskovalci za testiranje na različnih celicah uporabljajo laser z močjo 40 W, valovno dolžino 1000 nm in premerom 1 mm.

S CT skeniranjem nesprožene celice je mogoče ugotoviti, da ni nobenega strukturnega vpliva, razen luknje na površini. To pomeni, da je laser usmerjen in ima visoko moč ter da je območje ogrevanja natančno. Zato je laser dober način za testiranje. Lahko nadzorujemo spremenljivko in natančno izračunamo vhodno in izhodno energijo. Medtem ima laser prednosti ogrevanja in pripenjanja, kot je hitro segrevanje, in bolj nadzorovan. Laser ima več prednosti, kot so:

• Lahko sproži toplotni umik in ne bo segreval sosednjih celic. To je dobro za učinkovitost toplotnega stika

• Lahko spodbudi notranje pomanjkanje

• Vnese lahko manj energije in toplote v krajšem času, da sproži toplotni umik, zaradi česar je test dobro nadzorovan.

Reakcija termita:

Reakcija termita povzroči, da aluminij reagira s kovinskim oksidom pri visoki temperaturi, pri čemer se aluminij spremeni v aluminijev oksid. Ker je entalpija tvorbe aluminijevega oksida zelo nizka (-1645kJ/mol), bo ustvaril veliko toplote. Termitni material je precej dostopen in različna formula lahko ustvari različno količino toplote. Raziskovalci zato začnejo testiranje z 10Ah vrečko s termitom.

Termiti lahko zlahka sprožijo toplotni beg, vendar vnosa toplote ni enostavno nadzorovati. Raziskovalci si prizadevajo oblikovati toplotni reaktor, ki bi bil zaprt in bi lahko koncentriral toploto.

Visoko zmogljiva kvarčna svetilka:

Teorija: Pod celico postavite kremenčevo svetilko visoke moči in ločite celico od svetilke s ploščo. Plošča mora biti izvrtana z luknjo, da se zagotovi prevodnost energije.

Preizkus je pokazal, da potrebuje zelo veliko moč in dolgo časa, da sproži termični beg, toplota pa ni enakomerno razporejena. Razlog je morda v tem, da kremenčeva svetloba ni usmerjena svetloba in zaradi prevelike toplotne izgube komajda natančno sproži toplotni umik. Medtem vnos energije ni natančen. Idealen preskus termičnega uhajanja je nadzor prožilne energije in nižja presežna vhodna vrednost, da se zmanjša vpliv na rezultat preskusa. Zato lahko sklepamo, da kvarčna svetilka zaenkrat ni uporabna.

Zaključek:

V primerjavi s tradicionalno metodo sprožitve toplotnega uhajanja celice (kot so segrevanje, preobremenitev in prodor) je lasersko širjenje učinkovitejši način, z manjšo površino ogrevanja, manjšo vhodno energijo in krajšim časom sprožitve. To prispeva k visokemu učinkovitemu vnosu energije na omejenem območju. To metodo je uvedel IEC. Pričakujemo lahko, da bo to metodo upoštevalo veliko držav. Vendar postavlja visoke zahteve za laserske naprave. Zahteva ustrezen laserski vir in naprave, odporne na sevanje. Trenutno ni dovolj primerov za preskus termičnega uhajanja, ta metoda je še vedno potrebna preverjanja.