Oversikt

Ettersom det skjer flere ulykker forårsaket av litiumion-batterier, er folk mer bekymret for termisk løping av batterier, siden den termiske løpingen som skjer i en celle kan spre varme til andre celler, noe som fører til at hele batterisystemet slås av.

Tradisjonelt vil vi utløse termisk run away ved oppvarming, pinning eller overlading under tester. Imidlertid kan disse metodene verken kontrollere termisk løping i en spesifisert celle, og de kan heller ikke enkelt implementeres under tester av batterisystemer. Nylig utvikler folk en ny metode for å utløse termisk løping. Forplantningstesten i nye IEC 62619: 2022 er et eksempel, og det anslås at denne metoden vil bli mye brukt i fremtiden. Denne artikkelen er for å introdusere noen nye metoder som er under forskning.

Laserstråling:

Laserstråling er å varme opp et lite område med høyenergilaserpuls. Varmen vil bli ledet inne i materialet. Laserstråling er mye brukt innen materialbehandling, som sveising, tilkobling og skjæring. Vanligvis er det typer laser som følger:

• CO₂laser: karbondioksid molekylær gasslaser
• Halvlederlaser: Diodelaser laget av GaAs eller CdS
• YAG-laser: Natriumlaser laget av granat av yttriumaluminium
• Optisk fiber: laser laget av glassfiber med sjeldne jordartselementer

Noen forskere bruker laser på 40W, 1000nm bølgelengde og 1mm diameter for å teste på forskjellige celler.

Etter å ha en CT-skanning på den ikke utløste cellen, kan det oppdages at det ikke er noen strukturell påvirkning bortsett fra hullet på overflaten. Det betyr at laseren er retningsbestemt og har høy effekt, og oppvarmingsområdet er nøyaktig. Derfor er laser en god måte å teste på. Vi kan kontrollere variabelen, og beregne inn- og utgangsenergien nøyaktig. I mellomtiden har laser fordelene med oppvarming og festing, som rask oppvarming, og mer kontrollerbar. Laser har flere fordeler som:

• Det kan utløse termisk løping og vil ikke varme opp nabocellene. Dette er bra for termisk kontaktytelse

• Det kan stimulere intern mangel

• Den kan tilføre mindre energi og varme på kortere tid for å utløse termisk løping, noe som gjør testen godt under kontroll.

Termittreaksjon:

Termittreaksjon er å få aluminium til å reagere med metallisk oksid ved høy temperatur, og aluminium vil overføres til aluminiumoksid. Siden entalpien for dannelse av aluminiumoksid er veldig lav (-1645kJ/mol), vil den generere mye varme. Termittmateriale er ganske tilgjengelig, og forskjellige formler kan generere forskjellige mengder varme. Forskere begynner derfor å teste med 10Ah-pose med termitt.

Thermite kan lett utløse termisk løping, men den termiske inngangen er ikke lett å kontrollere. Forskere søker å designe en termisk reaktor som er forseglet og i stand til å konsentrere varme.

Høyeffekt kvartslampe:

Teori: Plasser en høyeffekts kvartslampe under en celle, og separer cellen og lampen med en plate. Platen må bores med et hull for å garantere energigjennomføring.

Testen viser at den trenger svært høy effekt og lang tid for å utløse termisk løping, og termisk avstand er ikke jevnt. Årsaken kan være at kvartslys ikke er retningsbestemt lys, og det for store varmetapet gjør at det knapt utløser termisk løping presist. I mellomtiden er energitilførselen ikke nøyaktig. Den ideelle termiske runaway-testen er å kontrollere den utløsende energien og senke overskuddsinngangsverdien, for å redusere påvirkningen til testresultatet. Derfor kan vi trekke den konklusjon at kvartslampe ikke er nyttig for nå.

Konklusjon:

Sammenlignet med tradisjonell metode for å trigge celletermisk runaway (som oppvarming, overlading og penetrering), er laserutbredelse en mer effektiv måte, med mindre oppvarmingsområde, lavere energitilførsel og kortere triggertid. Dette er bidratt til en høy effektiv energitilførsel på det begrensede arealet. Denne metoden er introdusert av IEC. Vi kan forvente at mange land vil ta denne metoden i betraktning. Det stiller imidlertid høye krav til laserenheter. Det krever passende laserkilde og strålingssikre enheter. For tiden er det ikke nok tilfeller for termisk runaway-test, denne metoden er fortsatt nødvendig verifisering.