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Emballement thermique d'une batterie au lithium

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Emballement thermique d'une batterie au lithium

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Avec le développement de l'industrie automobile, les véhicules à carburant alternatif sont devenus une force incontournable ces dernières années. Avec l'utilisation croissante des véhicules à énergie nouvelle, nous voyons souvent des nouvelles sur la combustion spontanée, l'explosion et d'autres aspects des véhicules à énergie nouvelle. L'essence des accidents de sécurité des véhicules à énergie nouvelle est en fait l'emballement thermique de la batterie. Ce document présente brièvement le statu quo de l'emballement thermique, les problèmes existants, les problèmes à résoudre, ainsi que les mesures techniques et les méthodes à adopter.

1 Emballement thermique

L'emballement thermique fait référence au phénomène de surchauffe, d'incendie et d'explosion causé par la réaction en chaîne de dégagement de chaleur d'une seule batterie, qui entraîne un changement rapide de la vitesse d'augmentation de la température propre de la batterie.

2 Problèmes existants

Avec l'amélioration continue de la densité énergétique des batteries lithium-ion, l'amélioration de leur sécurité est de plus en plus urgente pour le développement des véhicules électriques. Dans la pratique, la détection précise des fuites d'électrolyte à un stade précoce constitue un défi considérable. La difficulté réside dans le fait d'être à la fois "précoce" et "précis", et de se conformer à une série d'environnements d'application tels que les "voitures" et les "boîtiers de batterie".

En effet, les capteurs très sensibles peuvent être affectés par les gaz volatils provenant du matériau d'étanchéité du coffre à piles, ce qui entraîne de fausses alarmes, et les capteurs à faible sensibilité perdent leur fonction d'alerte précoce. Comme on le sait, en raison de la gravité des incendies de batteries, les conséquences des alarmes retardées sont extrêmement graves et insupportables

3 Principaux problèmes techniques à résoudre

(1) De multiples incidents de combustion spontanée se sont produits dans des véhicules électriques à énergie nouvelle, sonnant une fois de plus l'alarme pour la sécurité des véhicules électriques. Les experts ont souligné que l'emballement thermique des batteries est la principale cause d'incendie des batteries d'alimentation. Pour les batteries lithium-ion, l'emballement thermique est l'accident de sécurité le plus grave, qui provoque l'incendie ou même l'explosion des batteries lithium-ion, menaçant directement la vie des utilisateurs.

(2) Les conditions de l'emballement thermique sont différentes selon les cellules électriques. Grâce à la détection des différentes conditions de déclenchement de l'emballement thermique des cellules électriques, l'alerte précoce et le contrôle intelligent des risques d'incendie des batteries peuvent être réalisés, et l'alerte précoce des passagers peut être effectuée à l'avance.

(3) Grâce à la détection de l'emballement thermique, le véhicule électrique peut bénéficier des avantages suivants : très précoce, précis et fiable, pas de fausse alarme ni de rapport manquant, et le coût peut être optimisé, devenant ainsi le meilleur système technique pour garantir le fonctionnement sûr des véhicules à énergie nouvelle.

4 Mesures et méthodes techniques proposées

(1) Les facteurs à l'origine de l'emballement sont généralement divisés en deux catégories : les facteurs internes et les facteurs externes. Les principaux facteurs internes sont les suivants : défauts de production des piles entraînant des courts-circuits internes ; une mauvaise utilisation de la pile entraîne la formation de dendrites de lithium à l'intérieur, ce qui provoque un court-circuit entre les électrodes positives et négatives. Les principaux facteurs externes sont les suivants : des facteurs externes tels que l'écrasement et les aiguilles provoquent des courts-circuits dans les batteries lithium-ion ; le court-circuit externe de la batterie entraîne une accumulation trop rapide de chaleur à l'intérieur de la batterie ; une température externe excessive entraîne la décomposition de la pellicule SEI et des matériaux de l'électrode positive.

(2) Test d'emballement thermique d'une seule cellule électrique. Le phénomène d'emballement thermique des différents modèles de cœurs électriques provenant de différents fabricants est différent. Nous devons tester les conditions de déclenchement de l'emballement thermique d'une seule cellule électrique et le phénomène d'emballement thermique de la cellule électrique utilisée dans le projet actuel.

(3) Test d'échauffement du contact hors contrôle. Utilisez un dispositif de chauffage plat ou en forme de tige, et la surface du puits doit être recouverte d'une couche de céramique, de métal ou d'isolant. La surface chauffante de l'équipement d'essai ne doit pas dépasser la surface de l'élément de batterie ; la surface chauffante de l'appareil de chauffage doit être en contact direct avec la surface de la batterie unique, et le déclenchement doit cesser lorsque l'emballement thermique se produit ou que la température du point de contrôle atteint 300 ℃

(4) Essai de chauffage par contact d'acupuncture hors contrôle. Le contenu spécifique du test est le suivant : le matériau utilisé pour l'aiguille doit être de l'acier, et le diamètre de l'aiguille doit être de 3 mm~8 mm ; la forme de la pointe de l'aiguille est conique, avec un angle de 20 °~60 ° ; le test de l'aiguille doit être effectué à la vitesse de 0,1 mm/s~10 mm/s le long de la position et de la direction (par exemple, la direction perpendiculaire à la pièce polaire) où l'emballement thermique peut déclencher la cellule.

(5) Évaluation des conditions d'emballement thermique. Lorsque la température dépasse un certain seuil, un avertissement est émis. Lorsque le banc de fumée dépasse un certain seuil, un avertissement est émis. Lorsque le gaz dépasse un certain seuil, un avertissement est émis. L'objectif du système est de définir des priorités précises afin d'identifier efficacement les différents états et de toujours fournir une protection efficace

5 Importance de la théorie et de l'application

Au début de l'emballement thermique des batteries lithium-ion, en raison du changement lent de la température de la batterie, de la tension de décharge, du courant de décharge et d'autres paramètres d'identification caractéristiques, la défaillance de la batterie ne peut pas être détectée aussi tôt que possible par le BMS moderne. À ce moment-là, la réaction électrochimique à l'intérieur de la batterie produit un grand nombre de substances gazeuses. Par conséquent, il est théoriquement possible d'utiliser des capteurs de détection de gaz pour obtenir une alerte précoce en cas d'emballement thermique des batteries lithium-ion. Pour un système de batterie lithium-ion qui exige sécurité et stabilité, l'emballement thermique et la diffusion de l'emballement thermique pendant l'utilisation sont deux manifestations d'un manque de sécurité.

Au début de l'emballement thermique des batteries lithium-ion, en raison de l'évolution lente de la température de la batterie, de la tension de décharge, du courant de décharge et d'autres paramètres d'identification caractéristiques, la défaillance de la batterie ne peut pas être détectée le plus tôt possible par le système de gestion de la batterie moderne (BMS). À ce moment-là, la réaction électrochimique à l'intérieur de la batterie produit un grand nombre de substances gazeuses. Par conséquent, il est théoriquement possible d'utiliser des capteurs de détection de gaz pour obtenir une alerte précoce en cas d'emballement thermique des batteries lithium-ion.

Pour un système de batterie lithium-ion qui exige sécurité et stabilité, l'emballement thermique et la diffusion de l'emballement thermique pendant l'utilisation sont deux manifestations d'un manque de sécurité. En raison de la densité énergétique élevée des batteries lithium-ion et de la particularité de la libération d'énergie, de gaz nocifs, etc., le test de diffusion de l'emballement thermique mentionné dans de nombreuses normes vise en fait à garantir que le système dispose d'un retour d'information précis lorsqu'un seul emballement thermique est sur le point de se produire. Le système de batterie doit avoir une certaine capacité à inhiber ou à retarder la diffusion de l'emballement thermique, afin que le personnel puisse évaluer la gravité de l'accident et disposer d'un temps d'évacuation suffisant avant que la force destructrice ne menace la sécurité des personnes, de manière à empêcher l'aggravation des risques personnels.