Mae gan fatris lithiwm fanteision hygludedd a chodi tâl cyflym, felly pam mae batris asid plwm a batris eilaidd eraill yn dal i gylchredeg yn y farchnad?
Yn ogystal â phroblemau cost a gwahanol feysydd cais, rheswm arall yw diogelwch.
Lithiwm yw'r metel mwyaf gweithgar yn y byd.Oherwydd bod ei nodweddion cemegol yn rhy weithgar, pan fydd metel lithiwm yn agored i'r aer, bydd yn cael adwaith ocsideiddio ffyrnig ag ocsigen, felly mae'n dueddol o ffrwydrad, hylosgiad a ffenomenau eraill.Yn ogystal, bydd adwaith rhydocs hefyd yn digwydd y tu mewn i'r batri lithiwm wrth godi tâl a gollwng.Mae ffrwydrad a hylosgiad digymell yn cael eu hachosi'n bennaf gan groniad, trylediad a rhyddhau batri lithiwm ar ôl gwresogi.Yn fyr, bydd batris lithiwm yn cynhyrchu llawer o wres yn ystod y broses codi tâl a gollwng, a fydd yn arwain at gynnydd tymheredd mewnol y batri a'r tymheredd anwastad rhwng batris unigol, gan achosi perfformiad ansefydlog y batri.
Mae ymddygiadau anniogel batri lithiwm-ion sy'n rhedeg i ffwrdd yn thermol (gan gynnwys gordal batri a gor-ollwng, gwefr a rhyddhau cyflym, cylched byr, amodau cam-drin mecanyddol, sioc thermol tymheredd uchel, ac ati) yn debygol o ysgogi adweithiau ochr peryglus y tu mewn i'r batri a chynhyrchu gwres, niweidio'n uniongyrchol y ffilm goddefol ar yr electrod negyddol ac arwyneb electrod positif.
Mae yna lawer o resymau dros sbarduno damweiniau ffo thermol batris ïon lithiwm.Yn ôl nodweddion sbarduno, gellir ei rannu'n gam-drin mecanyddol yn sbarduno, cam-drin trydanol yn sbarduno a cham-drin thermol yn sbarduno.Cam-drin mecanyddol: yn cyfeirio at aciwbigo, allwthio ac effaith gwrthrychau trwm a achosir gan wrthdrawiad cerbyd;Cam-drin trydan: a achosir yn gyffredinol gan reolaeth foltedd amhriodol neu fethiant cydrannau trydanol, gan gynnwys cylched byr, gor-dâl a gor-ollwng;Cam-drin gwres: a achosir gan orboethi a achosir gan reolaeth tymheredd amhriodol.
Mae'r tri dull sbarduno hyn yn cydberthyn.Yn gyffredinol, bydd cam-drin mecanyddol yn achosi dadffurfiad neu rwygiad diaffram y batri, gan arwain at gysylltiad uniongyrchol rhwng polion positif a negyddol y batri a chylched byr, gan arwain at gam-drin trydanol;Fodd bynnag, o dan gyflwr cam-drin trydan, mae'r cynhyrchiad gwres fel gwres Joule yn cynyddu, gan achosi i dymheredd y batri godi, sy'n datblygu'n gam-drin gwres, gan sbarduno ymhellach y gadwyn adwaith cynhyrchu gwres ochr y tu mewn i'r batri, ac yn olaf yn arwain at y digwyddiad o redeg i ffwrdd gwres batri.
Mae rhediad thermol batri yn cael ei achosi gan y ffaith bod cyfradd cynhyrchu gwres y batri yn llawer uwch na'r gyfradd afradu gwres, ac mae'r gwres yn cronni mewn llawer iawn ond nid yn cael ei wasgaru mewn amser.Yn y bôn, mae “rhediad thermol” yn broses cylch adborth ynni cadarnhaol: bydd y tymheredd yn codi yn achosi i'r system fynd yn boeth, a bydd y tymheredd yn codi ar ôl i'r system ddod yn boeth, a fydd yn ei dro yn gwneud y system yn boethach.
Y broses o redeg i ffwrdd thermol: pan fydd tymheredd mewnol y batri yn codi, mae'r ffilm SEI ar wyneb y ffilm SEI yn dadelfennu o dan dymheredd uchel, bydd yr ïon lithiwm sydd wedi'i fewnosod yn y graffit yn ymateb gyda'r electrolyte a'r rhwymwr, gan wthio tymheredd y batri i fyny ymhellach. i 150 ℃, a bydd adwaith ecsothermig treisgar newydd yn digwydd ar y tymheredd hwn.Pan fydd tymheredd y batri yn uwch na 200 ℃, mae'r deunydd catod yn dadelfennu, gan ryddhau llawer iawn o wres a nwy, ac mae'r batri yn dechrau chwyddo ac yn cynhesu'n barhaus.Dechreuodd yr anod mewnosodedig lithiwm adweithio gyda'r electrolyte ar 250-350 ℃.Mae'r deunydd catod wedi'i wefru yn dechrau cael adwaith dadelfennu treisgar, ac mae'r electrolyte yn cael adwaith ocsideiddio treisgar, gan ryddhau llawer iawn o wres, gan gynhyrchu tymheredd uchel a llawer iawn o nwy, gan achosi hylosgiad a ffrwydrad y batri.
Problem dyddodiad dendrite lithiwm yn ystod gordaliad: Ar ôl i'r batri cobalate lithiwm gael ei wefru'n llawn, mae llawer iawn o ïonau lithiwm yn aros yn yr electrod positif.Hynny yw, ni all y catod ddal mwy o ïonau lithiwm ynghlwm wrth y catod, ond yn y cyflwr sydd wedi'i or-wefru, bydd yr ïonau lithiwm gormodol ar y catod yn dal i nofio i'r catod.Oherwydd na ellir eu cynnwys yn llawn, bydd lithiwm metel yn ffurfio ar y catod.Gan fod y lithiwm metel hwn yn grisial dendritig, fe'i gelwir yn dendrite.Os yw'r dendrite yn rhy hir, mae'n hawdd tyllu'r diaffram, gan achosi cylched byr mewnol.Gan mai carbonad yw prif gydran electrolyte, mae ei bwynt tanio a'i bwynt berwi yn isel, felly bydd yn llosgi neu hyd yn oed yn ffrwydro ar dymheredd uchel.
Os yw'n batri lithiwm polymer, mae'r electrolyte yn colloidal, sy'n dueddol o hylosgi mwy treisgar.Er mwyn datrys y broblem hon, mae gwyddonwyr yn ceisio disodli deunyddiau catod mwy diogel.Mae gan ddeunydd batri lithiwm manganad fanteision penodol.Gall sicrhau y gall ïon lithiwm yr electrod positif gael ei fewnosod yn llwyr i dwll carbon yr electrod negyddol o dan y cyflwr tâl llawn, yn hytrach na chael rhai gweddillion yn yr electrod positif fel cobalate lithiwm, sydd i ryw raddau yn osgoi cynhyrchu dendrites.Mae strwythur sefydlog manganad lithiwm yn gwneud ei berfformiad ocsideiddio yn llawer is na pherfformiad cobalate lithiwm.Hyd yn oed os oes cylched byr allanol (yn hytrach na chylched fer fewnol), yn y bôn gall osgoi hylosgiad a ffrwydrad a achosir gan wlybaniaeth metel lithiwm.Mae gan ffosffad haearn lithiwm sefydlogrwydd thermol uwch a chynhwysedd ocsideiddio is o electrolyte, felly mae ganddo ddiogelwch uchel.
Mae gwanhad heneiddio batri ïon lithiwm yn cael ei amlygu gan wanhad cynhwysedd a chynnydd mewn ymwrthedd mewnol, ac mae ei fecanwaith gwanhau heneiddio mewnol yn cynnwys colli deunyddiau gweithredol cadarnhaol a negyddol a cholli ïonau lithiwm sydd ar gael.Pan fydd y deunydd catod yn hen ac yn pydru, ac mae gallu'r catod yn annigonol, mae'r risg o esblygiad lithiwm o'r catod yn fwy tebygol o ddigwydd.O dan yr amod o or-ollwng, bydd potensial catod i lithiwm yn codi i uwch na 3V, sy'n uwch na photensial diddymu copr, gan achosi diddymiad casglwr copr.Bydd ïonau copr hydoddedig yn gwaddodi ar yr wyneb catod ac yn ffurfio dendritau copr.Bydd dendrites copr yn mynd trwy'r diaffram, gan achosi cylched byr mewnol, sy'n effeithio'n ddifrifol ar berfformiad diogelwch y batri.
Yn ogystal, bydd ymwrthedd gordaliad batris heneiddio yn gostwng i raddau, yn bennaf oherwydd y cynnydd mewn ymwrthedd mewnol a gostyngiad mewn sylweddau gweithredol cadarnhaol a negyddol, gan arwain at gynnydd mewn gwres joule yn ystod y broses o godi gormod o batris.Gyda llai o godi tâl, efallai y bydd adweithiau ochr yn cael eu sbarduno, gan achosi i fatris redeg i ffwrdd yn thermol.O ran sefydlogrwydd thermol, bydd esblygiad lithiwm o'r catod yn arwain at ddirywiad sydyn yn sefydlogrwydd thermol y batri.
Mewn gair, bydd perfformiad diogelwch y batri oed yn cael ei leihau'n fawr, a fydd yn peryglu diogelwch y batri yn ddifrifol.Yr ateb mwyaf cyffredin yw rhoi system rheoli batri (BMS) i'r system storio ynni batri.Er enghraifft, gall y batris 8000 18650 a ddefnyddir yn Model S Tesla wireddu monitro amser real o baramedrau ffisegol amrywiol y batri, gwerthuso statws defnydd batri, a chynnal diagnosis ar-lein a rhybudd cynnar trwy ei system rheoli batri.Ar yr un pryd, gall hefyd berfformio rheolaeth rhyddhau a chyn codi tâl, rheoli cydbwysedd batri a rheolaeth thermol.
Amser postio: Rhag-02-2022