Due to their high energy density, lithium batteries can catch fire or even explode in the event of thermal runaway. Research shows that trigger factors for thermal runaway include overcharging, mechanical damage, and high-temperature abuse. To prevent such incidents, a multi-level defense system needs to be established, encompassing materials, cell design, battery management systems (BMS), thermal management, and user Операции . Следното е изчерпателен анализ на ключовите превантивни мерки:
1. Вътрешна оптимизация на безопасността на нивото и нивото на клетките
Модификация на катодния материал
Замяната на поликристални материали с еднокристални високолейни тройни материали може да повиши температурата на освобождаване на кислорода на катода с приблизително 100 градуса, забавяйки началото на термичното бягство .
Литиев железен фосфат (lifepo₄) се използва широко в системите за съхранение на енергия поради неговата топлинна стабилност (температура на разлагане над 350 градуса), като значително намалява риска от термично бягство .
Електролитни иновации
Електролити с висока концентрация (E . g ., 6m lifsi) Намалете страничните реакции с катодни материали, намалявайки генерирането на топлина с над 30%.
Електролитите от твърдо състояние премахват запалимостта на течните електролити, повишавайки температурата на спусъка на топлинната бягаща над 200 градуса .
Технологии за подсилване на сепаратора
Керамично покрити сепаратори (al₂o₃/sio₂) увеличават температурния толеранс от 135 градуса до 200 градуса и предотвратяват проникването на литиев дендрит .
Сепараторите на паметта на формата автоматично възстановяват структурата си на порите при високи температури, предотвратявайки разпространението на вътрешни късо съединение .
2. Активна защита в системите за управление на батерията (BMS)
Мултипараметър мониторинг в реално време
Точност на напрежението от ± 1MV и разделителна способност на температурата 0 . 1 градус, с 16- бит ADC чипове, позволяващи 5000 проби от данни в секунда за откриване на ранни признаци на микро късо съединение (e . g {., волтеж на 0.1V).
Газовите сензори (откриване на CO, H₂ и т.н. .) осигуряват 3- минута за ранно предупреждение за термично бягство, което позволява време за аварийни мерки .
Интелигентен контрол на зареждането
Динамично регулиране на кривите на зареждане: в среди с ниска температура (<-20°C), preheat the battery to 10°C before charging; switch to constant voltage mode when SOC >80%, за да избегнете литиево покритие .
Използването на триелектродна технология за наблюдение на анодния потенциал гарантира, че анодният потенциал не пада под 0 V по време на зареждане, като напълно предотвратява литиево покритие .
Изключване на многостепенна безопасност
Механизми за защита от подреждане: меко изключване (MOS CONTROL) → Твърдо изключване (прекъсване на релето) → защита на предпазителя (време за реакция<5ms), with progressively faster response times.
3. Дизайн на термично управление и физическа защита
Ефективна система за термично управление
Система за течно охлаждане (разтвор на етилен гликол със скорост на потока 0 . 5L/min) разсейва 3kW топлина, поддържайки температурната разлика в рамките на ± 2 градуса в батерията.
Материали за промяна на фазата (парафин/графенови композити) абсорбират топлина с плътност 200J/g, забавяйки разпространението на топлина .
Подсилена механична защита
В долната част на плъзгащата се батерийна батерия се добавя 3 -милиметрова защитна плоча от титанов сплав, издържаща удари на натиск до 200 кг/м² .
Динамичните тестове за сблъсък симулират условия за поддръжка, за да се провери безопасността на батерията, когато деформацията в Z-посочността е по-малка от 5 мм .
4. Стратегии за безопасност на системното ниво
Термично потискане на разпространението
Термични изолационни слоеве между модулите (термична проводимост<0.02W/m·K) block the heat transfer path.
Система за потискане на пожар Perfluorohexane може да се освободи в рамките на 0 . 1 секунди, с ефективност на абсорбция на топлина шест пъти по-голяма от тази на водата и е непроводима.
Пълен мониторинг на жизнения цикъл
FMEDA (Ефекти на режима на отказ и диагностичен анализ) се използва за прогнозиране на рисковете за стареене на батерията, като задължителното пенсиониране, когато разграждането на капацитета надвишава 20% или вътрешната устойчивост се увеличава с повече от 30% .
Платформата за облачни изчисления анализира историческите данни, за да предостави ранни предупреждения за потенциални рискове, като повреда на IP защита или стареене на уплътнение .
5. Оперативни указания на потребителя
Контрол на околната среда за използване
Avoid charging or discharging in high temperatures (>45 градуса) или ниски температури (<-20°C), as accident rates are 60% higher in summer than in winter.
За дългосрочно съхранение поддържайте батерията при 40% SOC, намалявайки годишната загуба на капацитет до под 2% .
Работа с ненормални ситуации
Ако батерията набъбва или изтече, незабавно изключете захранването и прехвърлете батерията в контейнер за огнеупон . Никога не използвайте вода за гасене (алуминиевите колекционери на ток освобождават водороден газ, когато са в контакт с вода) .
Избягвайте да покривате устройства по време на зареждане, като гарантирате, че каналите за разсейване на топлина са ясни . Ако температурата на зарядното превишава 60 градуса, спиране на употребата .
Бъдещи указания за развитие
Технология за самолечение: Microcapsule Electrolytes освобождават ремонтни агенти при разкъсване, автоматично заздравяват пукнатини във филма SEI .
Прогноза за изкуствен интелект: AI модели, обучени на 10⁶ набора от термични избягали данни, с ранна скорост на точност на предупреждение над 92%.
Вътрешен дизайн на безопасността: Биполярните структури на батерията намаляват междуклетъчния пренос на топлина с 80%, комбинирани с твърдо състояние електролити за постигане на "нулев термичен избягал ."
Чрез синергичните ефекти на материалните иновации, интелигентното управление, защитата на системата и образованието на потребителите, рисковете за безопасност на литиевите батерии могат да бъдат намалени до три на милиард, поставяйки солидна основа за широкото приемане на нови енергийни технологии .