¿Cuáles son los problemas de fuga térmica de las baterías de litio que no se pueden ignorar?

Con el vigoroso desarrollo de los vehículos de nueva energía y el almacenamiento de energía electroquímica, la capacidad instalada de las baterías de litio aumenta día a día. Sin embargo, la frecuente ocurrencia de accidentes en vehículos de nueva energía y centrales eléctricas de almacenamiento de energía ha llamado la atención sobre la seguridad de las baterías de litio. Entre ellos, el factor más peligroso es la fuga térmica de las baterías de litio. En este caso, ¿qué problemas de fuga térmica tienen las baterías de litio que no se pueden ignorar? ¡Aprendamos sobre ellos con los técnicos de Grepp!

1. Principio de fuga térmica de la batería de litio

Etapa 1: 125°C, el comienzo de la fuga térmica. La película SEI reacciona y se descompone, y la descomposición de SEI expone el electrodo negativo al electrolito, lo que promueve la reacción entre el electrolito y el litio en el electrodo negativo y genera gas.

Investigación sobre el peligro de incendio y las condiciones de fuga térmica de las baterías de iones de litio

La segunda etapa: 125~180 ℃, se acelera la liberación de gas y el aumento de temperatura en la batería. En esta etapa, la tasa de producción de gas se acelera y el material del cátodo se descompone, por ejemplo: LiCoO2 se descompone para generar O2. Las sales de litio también se descomponen, como LiPF6 se descompone para formar LiF y ácido de Lewis PF5. El ácido de Lewis reacciona con el electrolito a alta temperatura para generar una gran cantidad de gas.

Etapa 3: por encima de 180 °C, se produce una fuga térmica. En esta etapa, la reacción exotérmica entre el material del electrodo positivo/negativo y el electrolito y la tasa de reacción de descomposición del electrolito aumentan bruscamente, y la temperatura interna de la batería también aumenta bruscamente en consecuencia, y la válvula de alivio de presión se abre o provoca una combustión espontánea. .

2. Motivos de la fuga térmica de las baterías de litio

1) El abuso mecánico, como extrusión, colisión, acupuntura, etc., hará que la batería de litio (celda) se deforme bajo la acción de una fuerza externa, el diafragma se destruirá y el cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo inducir la fuga térmica.

2) Abuso de calor, las baterías de litio funcionan durante mucho tiempo en un entorno de alta temperatura. Las principales fuentes de calor en todo el proceso son: el ambiente externo de alta temperatura, el calor de polarización, el calor de reacción y el calor de descomposición generado durante el uso.

3）El abuso de electricidad, la sobrecarga de la batería de litio conduce a la destrucción de la estructura del material activo, la descomposición del electrolito para producir gas y el aumento de la presión interna de la batería. Además, también incluye sobredescarga, carga de alta tasa (que excede la especificación), etc.

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3. Mecanismo de fuga térmica de las baterías de litio a diferentes temperaturas ambientales

1） A baja temperatura: Los factores de riesgo provienen principalmente de la formación de precipitación de litio y dendritas de litio en el lado negativo del electrodo.

2）Bajo temperatura normal: Los factores de riesgo provienen principalmente de la generación de calor de polarización (polarización óhmica, polarización electroquímica, etc.) o la generación de calor bajo carga/descarga de alta velocidad.

3）Bajo alta temperatura: Los factores de riesgo provienen principalmente de la falla de los materiales, que incluyen: descomposición de SEI, contracción del diafragma, etc.

4. Medidas preventivas para la fuga térmica de las baterías de litio

1) Configure la válvula de seguridad, pero el rango de valores de presión de la válvula de seguridad debe controlarse estrictamente.

2) Instale un termistor para evitar una sobrecarga o un cortocircuito de la batería.

3) Gestión térmica precisa de BMS, utilizando refrigeración por agua, refrigeración por aire, etc. para enfriar la batería durante el uso de la batería.

4) El uso de aditivos en el electrolito reduce la inflamabilidad del electrolito.

5) Mejorar la calidad de la formación de la película SEI, como: agregar LiCF3SO3 al electrolito, para que haya más componentes inorgánicos en la SEI.

6) Evitar la reacción entre el material del electrodo positivo y el electrolito, como el uso de aditivos en el electrolito o el recubrimiento del material del electrodo positivo.

7) Aumentar el punto de fusión del diafragma, como: recubrir una capa de cerámica en ambos lados del diafragma.

8) Estandarizar el uso de baterías de litio para reducir o eliminar factores humanos como la sobrecarga y la sobredescarga.