Sự thoát nhiệt: Chuỗi phản ứng tự phát nhiệt & Bộ kích hoạt chính
Sự thoát nhiệt ởtế bào pin lithium{0}}ionđại diện cho một vòng phản hồi tích cực-tự duy trì được thúc đẩy bởi chuỗi phản ứng tỏa nhiệt. Khi nhiệt độ bên trong tăng lên, các phản ứng tỏa nhiệt thứ cấp được kích hoạt, giải phóng thêm nhiệt làm tăng nhiệt độ hơn nữa và kích hoạt các phản ứng hóa học nghiêm trọng hơn. Nếu không được kiểm soát, hiện tượng tự -làm nóng ngày càng gia tăng này chắc chắn sẽ dẫn đến sự cố nghiêm trọng, bao gồm cháy hoặc nổ dữ dội.
Quá trình nguy hiểm này bắt nguồn từ ba phương thức lạm dụng chính: lạm dụng cơ học (ví dụ như đâm đinh, va đập mạnh hoặc nghiền nát), lạm dụng điện (chẳng hạn như sạc quá mức,{2}}xả quá mức hoặc đoản mạch bên ngoài) và lạm dụng nhiệt (tiếp xúc với nhiệt độ môi trường xung quanh cao hoặc lỗi hệ thống làm mát). Trong số này, đoản mạch bên trong vẫn là dạng hư hỏng nguy hiểm và khó phát hiện nhất, vì các lỗi cục bộ thường bỏ qua khả năng phát hiện tiêu chuẩn cho đến khi quá trình sinh nhiệt không kiểm soát được đã bắt đầu.
Con đường phân hủy ba giai đoạn trong tế bào ion lithium{1}}
Quá trình thoát nhiệt diễn ra qua ba ngưỡng nhiệt độ riêng biệt. Giai đoạn đầu bắt đầu ở khoảng 90–120 độ với sự phân hủy của lớp Chất điện phân rắn (SEI). Sự phân hủy này giải phóng nhiệt và để bề mặt cực dương phản ứng trực tiếp tiếp xúc với chất điện phân hữu cơ, làm tăng sự mất ổn định nhiệt cơ bản trong cấu trúc tế bào.
Ở giai đoạn thứ hai (120–200 độ), cực dương tiếp xúc sẽ phản ứng mạnh với chất điện phân trong khi chất phân tách bắt đầu tan chảy (các chất phân tách bằng polyetylen thường sụp đổ ở gần 130 độ). Sự cố này dẫn đến hiện tượng đoản mạch bên trong lan rộng và điện trở trong tăng nhanh.
Quá 200 độ, giai đoạn thứ ba diễn ra: vật liệu catốt phân hủy và giải phóng oxy, gây ra phản ứng đốt cháy dữ dội với chất điện phân. Nhiệt lượng tỏa ra nhất thời trong giai đoạn quan trọng này có thể ngay lập tức đạt đến mức kilowatt.
Hệ thống và cảnh báo sớm BMS-Chiến lược an toàn cấp độ
Để giảm thiểu những rủi ro này, Hệ thống quản lý pin (BMS) dựa vào việc giám sát-thời gian thực các thông số đặc tính cụ thể. Các số liệu phát hiện cốt lõi bao gồm giảm điện áp đột ngột, áp suất tạo khí và tăng nhiệt độ nhanh. Việc xác định các chỉ báo sớm này sẽ mang lại thời gian quan trọng để đưa ra cảnh báo an toàn trước khi hiện tượng truyền nhiệt lan rộng khắp mô-đun.