Ano ang Thermal Protection?

Ang thermal protection ay kung paano pinipigilan ng lithium-ion cell ang sarili mula sa pagliliyab. Bawat 18650 na ginamit mo ay may maraming mga aparatong pangkaligtasan na nakasiksik sa maliit na tuktok na takip na iyon-PTC, CID, vent disc, ang mga gawa. Nariyan sila dahil ang lithium-ion chemistry ay nag-iimbak ng isang toneladang enerhiya sa isang maliit na espasyo, at ang enerhiya na iyon ay makakahanap ng paraan kung may nangyaring mali sa loob.

Matagal na ako sa industriyang ito para matandaan kung kailan hindi pambahay na termino ang "thermal runaway". Pagkatapos ay dumating ang Dell laptop recalls noong 2006. Sony pulled milyon-milyong mga cell. Biglang gustong malaman ng lahat kung ano ang mangyayari kapag nabigo ang isang lithium-ion cell, at higit sa lahat, kung paano ito pipigilan.

Hinahalo ito ng mga tao sa lahat ng oras. Ang overheating ay kapag uminit ang isang cell mula sa mga panlabas na dahilan-iiwan mo ito sa isang mainit na kotse, hindi gumagana ang charger, anuman. Alisin ang pinagmumulan ng init at ang cell ay lumalamig. Nalutas ang problema.

Ang thermal runaway ay isang ganap na kakaibang hayop. May nabigo sa loob ng cell-maaaring mabutas ang separator, marahil ang isang depekto sa pagmamanupaktura ay lumilikha ng malambot na short-at ang cell ay nagsimulang lumikha ng sarili nitong init. Ang init na iyon ay nagpapabilis sa pagkasira ng kemikal, na bumubuo ng mas maraming init, na nagpapabilis sa pagkasira. Ito ay isang feedback loop. Sa oras na mapansin mo, huli na para huminto.

Ang cell ay nagtatapos sa pagbubuhos ng mainit na gas at apoy, kung minsan ay marahas. Sa isang battery pack, ang isang cell na papasok sa runaway ay maaaring magluto ng mga kapitbahay nito at magdulot ng chain reaction. Ito ang dahilan kung bakit umiiral ang thermal protection.

Thermal Protection

Buksan ang isang cylindrical cell at tingnan ang tuktok na takip. Makakakita ka ng ilang device na nakasalansan doon, bawat isa ay idinisenyo upang mahuli ang mga problema sa iba't ibang yugto.

PTC

Ang PTC (positive temperature coefficient) na device ay ang iyong unang linya. Ito ay karaniwang isang polymer wafer na puno ng mga conductive particle. Normal na temps, mababang resistensya, maayos ang daloy ng kasalukuyang. Kunin ito sa itaas ng 80℃o higit pa at ang polimer ay lumubog, ang mga particle ay naghihiwalay, ang paglaban ay dumaan sa bubong. Ang kasalukuyang bumababa sa halos wala.

Ang gusto ko sa mga PTC ay nag-reset sila. Palamigin ang cell, gumagana itong muli. Mabuti para sa paghuli ng mga panlabas na shorts na mabilis na malinaw.

Ang hindi ko gusto ay kung paano sila kumilos sa mga string ng serye. Natutunan namin ang isang ito sa mahirap na paraan sa panahon ng pack testing ilang taon na ang nakalipas. Nabadtrip ang PTC ng isang cell, ngunit may 48V string sa likod nito, ang boltahe ay naka-arce lang. Ang proteksyon na gumagana nang mahusay sa antas ng cell ay hindi palaging nasusukat sa antas ng pack.

Pagsara ng Separator

Ang separator ay ang manipis na lamad na naghihiwalay sa iyong mga electrodes habang pinapapasok ang mga lithium ions. Sa isang shutdown separator, ang materyal ay lumalambot sa paligid ng 130℃at ang mga pores ay natatakpan. Walang ion transport, walang electrochemical reaction, walang kasalukuyang.

Ang mga multilayer na disenyo-PE inner layer, PP outer layer-ay nagbibigay sa iyo ng karagdagang margin. Pinapatigil ng PE ang daloy ng ion habang pinapanatili ng PP ang lahat ng mekanikal na paghihiwalay nang medyo mas matagal. Binili kami ng mga 10-15 dagdag na segundo sa pagsubok sa pang-aabuso bago nabuo ang panloob na shorts.

Isang bagay na dapat tandaan: ang mga separator ay hindi babalik. Kung ang isang cell ay nagkaroon ng sapat na init upang ma-trigger ang shutdown, ang cell na iyon ay tapos na. Palitan ito.

CID

Ang kasalukuyang interrupt na aparato ay tumutugon sa presyon, hindi temperatura. Kapag nagsimulang mabulok ang mga bagay sa loob, bumubuo sila ng gas. Ang CID ay dalawang manipis na disc na-nakakabit na magkakahiwalay kapag ang panloob na presyon ay tumataas nang sapat-sa isang lugar sa paligid ng 1 MPa depende sa disenyo.

Ito ay isang permanenteng disconnect. Sa oras na ang isang cell ay gumagawa ng ganoong kalaking gas, nasira na ito nang hindi na magamit. Gusto mo itong mawala sa circuit.

Vent

Huling paraan. Kung patuloy na lumampas ang pressure sa paglipas ng CID activation, ang vent disc ay pumutok at hahayaan ang mga gas na makatakas. Ang mga bagay na lumalabas ay nasusunog at nakakalason, ngunit ang kinokontrol na pag-vent ay nakakatalo sa isang hindi nakokontrol na pagkalagot. Nakita nating lahat ang mga video ng mga cell na umaagos na parang mga paputok-iyan ang nangyayari nang walang maayos na pagbubuhos.

Thermal Protection

Pinangangasiwaan ng proteksyon sa antas ng cell-ang mabilis na mga pagkabigo. Pinangangasiwaan ng system ng pamamahala ng baterya ang lahat ng iba pa-pagsubaybay sa mga temperatura ng pack, pag-throttling ng mga rate ng singil kapag umiinit ang mga bagay, pagdidiskonekta ng mga contactor kung lumalabas sa saklaw ang mga pagbabasa ng sensor.

Ang dalawang sistema ay umakma sa isa't isa. Nahuhuli ng BMS ang mabagal-pagbubuo ng mga problema na mapipigilan ng mahusay na pamamahala ng thermal. Ang mga cell-level na device ay nakakakuha ng mabilis na panloob na mga pagkabigo na hindi matukoy ng mga surface sensor sa oras.

Hindi lahat ng lithium-ion ay nilikhang pantay pagdating sa thermal stability. Ang iyong cobalt-based chemistries-LCO, NMC-ay may napakalaking density ng enerhiya ngunit sila ay thermally touchy. Ang cobalt-oxygen bond ay nasisira sa mataas na temperatura at naglalabas ng oxygen na nagpapakain sa reaksyon.

Ang LFP ay mas mapagpatawad. Ang istraktura ng bakal-pospeyt ay mas nagsasama-sama sa ilalim ng thermal stress. Mas malaki ang headroom mo sa pagitan ng normal na operasyon at ng danger zone. Parehong mga device sa proteksyon, ngunit hindi gumagana ang mga ito nang malapit sa gilid.

Malaking bahagi ito kung bakit kinuha ng LFP ang paghawak ng materyal. Ang mga forklift ay nabubuhay nang mahirap-mabilis na nagcha-charge, mga pagbabago sa temperatura, paminsan-minsang pang-aabuso. Gusto mo ng chemistry na kayang tumagal. Ang lahat ng Polinovel Pack ay binuo gamit ang mga LFP cell para sa eksaktong kadahilanang ito.

Thermal Protection