Apakah Perlindungan Terma?
Perlindungan haba ialah cara sel ion litium-menjaga dirinya daripada terbakar. Setiap tahun 18650 yang pernah anda gunakan mempunyai berbilang peranti keselamatan yang dijejalkan ke dalam penutup atas kecil itu-PTC, CID, cakera bolong, hasil kerja. Mereka berada di sana kerana kimia litium-menyimpan satu tan tenaga dalam ruang yang kecil, dan tenaga itu akan mencari jalan keluar jika berlaku masalah secara dalaman.
Saya telah berada dalam industri ini cukup lama untuk mengingati apabila "pelarian haba" bukanlah istilah biasa. Kemudian datang semula komputer riba Dell pada tahun 2006. Sony menarik berjuta-juta sel. Tiba-tiba semua orang ingin tahu apa yang berlaku apabila sel ion litium-gagal, dan yang lebih penting, cara untuk menghentikannya.
Thermal Runaway vs. Terlalu Panas
Orang ramai mencampurkan ini sepanjang masa. Terlalu panas ialah apabila sel menjadi panas daripada sebab luaran-anda meninggalkannya di dalam kereta panas, pengecas tidak berfungsi, apa sahaja. Keluarkan sumber haba dan sel menjadi sejuk. Masalah selesai.
Larian haba adalah haiwan yang berbeza. Sesuatu gagal di dalam sel-mungkin pemisah tercucuk, mungkin kecacatan pembuatan menghasilkan pendek lembut-dan sel mula menghasilkan haba sendiri. Haba itu mempercepatkan pecahan kimia, yang menghasilkan lebih banyak haba, yang mempercepatkan lagi pecahan. Ia adalah gelung maklum balas. Apabila anda perasan, sudah terlambat untuk berhenti.
Sel akhirnya melepaskan gas panas dan nyalaan, kadangkala dengan ganas. Dalam pek bateri, satu sel yang melarikan diri boleh memasak jirannya dan mencetuskan tindak balas berantai. Inilah sebabnya mengapa perlindungan haba wujud.
Timbunan Perlindungan
Retak buka sel silinder dan lihat pada penutup atas. Anda akan mendapati beberapa peranti disusun di sana, setiap satu direka untuk menangkap masalah pada peringkat yang berbeza.
PTC
Peranti PTC (pekali suhu positif) ialah baris pertama anda. Ia pada asasnya wafer polimer yang dimuatkan dengan zarah konduktif. Suhu biasa, rintangan rendah, arus mengalir dengan baik. Dapatkannya melebihi 80 darjah atau lebih dan polimer membengkak, zarah terpisah, rintangan melalui bumbung. Arus jatuh hampir tiada.
Apa yang saya suka tentang PTC ialah ia ditetapkan semula. Sejukkan sel, ia berfungsi semula. Baik untuk menangkap seluar pendek luaran yang jelas dengan cepat.
Apa yang saya tidak suka ialah cara mereka berkelakuan dalam rentetan siri. Kami mempelajari ini dengan cara yang sukar semasa ujian pek beberapa tahun lalu. PTC satu sel tersandung, tetapi dengan rentetan 48V di belakangnya, voltan hanya melengkung. Perlindungan yang berfungsi hebat pada peringkat sel tidak selalunya berskala ke tahap pek.
Penutupan Pemisah
Pemisah ialah membran nipis yang memisahkan elektrod anda sambil membiarkan ion litium masuk. Dalam pemisah penutupan, bahan melembutkan sekitar 130 darjah dan liang mengelak. Tiada pengangkutan ion, tiada tindak balas elektrokimia, tiada arus.
Reka bentuk berbilang lapisan-Lapisan dalam PE, lapisan luar PP-memberi anda sedikit jidar tambahan. PE menutup aliran ion manakala PP memastikan semuanya diasingkan secara mekanikal lebih lama. Membeli kami mungkin 10-15 saat tambahan dalam ujian penyalahgunaan sebelum seluar pendek dalaman berkembang.
Satu perkara yang perlu diingat: pemisah tidak kembali. Jika sel menjadi cukup panas untuk mencetuskan penutupan, sel itu selesai. Gantikannya.
CID
Peranti gangguan semasa bertindak balas kepada tekanan, bukan suhu. Apabila benda mula reput di dalam, ia menghasilkan gas. CID ialah dua bintik cakera nipis-yang dikimpal bersama yang boleh dipisahkan apabila tekanan dalaman menjadi cukup tinggi-di sekitar 1 MPa bergantung pada reka bentuk.
Ini adalah putus sambungan kekal. Pada masa sel menghasilkan gas sebanyak itu, ia sudah rosak tanpa digunakan. Anda mahu ia keluar dari litar.
Bolong
Pilihan terakhir. Jika tekanan berterusan melepasi pengaktifan CID, cakera bolong pecah dan membiarkan gas keluar. Bahan yang keluar adalah mudah terbakar dan beracun, tetapi pengudaraan terkawal mengatasi pecah yang tidak terkawal. Kita semua telah melihat video sel meledak seperti mercun-itulah yang berlaku tanpa pengudaraan yang betul.
Lapisan BMS
Perlindungan tahap-sel mengendalikan kegagalan pantas. Sistem pengurusan bateri mengendalikan segala-galanya-memantau suhu pek, kadar pengecasan pendikit apabila keadaan menjadi panas, memutuskan sambungan penyentuh jika bacaan penderia berada di luar julat.
Kedua-dua sistem saling melengkapi. BMS menangkap masalah-perkembangan yang perlahan yang boleh dicegah oleh pengurusan haba yang baik. Peranti peringkat{3}}sel menangkap kegagalan dalaman pantas yang tidak dapat dikesan oleh penderia permukaan dalam masa.
Kimia Membuat Perbezaan
Tidak semua ion litium-dicipta sama apabila ia berkaitan dengan kestabilan terma. Kimia-berasaskan kobalt anda-LCO, NMC-membungkus ketumpatan tenaga yang hebat tetapi ia menyentuh haba. Ikatan oksigen-kobalt terurai pada suhu tinggi dan membebaskan oksigen yang membekalkan tindak balas.
LFP lebih pemaaf. Struktur besi-fosfat melekat lebih baik di bawah tekanan terma. Anda mempunyai lebih banyak ruang antara operasi biasa dan zon bahaya. Peranti perlindungan yang sama, tetapi ia tidak berfungsi sedekat tepi.
Ini adalah sebahagian besar mengapa LFP telah mengambil alih dalam pengendalian bahan. Forklift menjalani kehidupan yang sukar-pengecasan pantas, perubahan suhu, penyalahgunaan sekali-sekala. Anda mahukan kimia yang boleh menerimanya. Semua Pek Polinovel dibina dengan sel LFP untuk sebab ini.
