Što je toplinska zaštita?
Toplinska zaštita način je na koji se litij{0}}ionska ćelija štiti od požara. Svaki 18650 koji ste ikada koristili ima više sigurnosnih uređaja naguranih u taj mali gornji poklopac-PTC, CID, ventilacijski disk, radi. Oni su tu jer litij-ionska kemija pohranjuje tonu energije u malom prostoru, a ta energija će pronaći izlaz ako nešto interno pođe po zlu.
Dovoljno sam dugo u ovoj industriji da se sjećam kada "toplinski bijeg" nije bio uobičajen izraz. Zatim je došlo do povlačenja laptopa Dell 2006. Sony je povukao milijune ćelija. Odjednom su svi htjeli znati što se događa kada litij-ionska ćelija zakaže, i još važnije, kako to zaustaviti.
Toplinski bijeg protiv pregrijavanja
Ljudi to stalno miješaju. Pregrijavanje je kada se ćelija zagrije zbog vanjskih uzroka-ostavili ste je u vrućem automobilu, punjač je neispravan, bilo što. Uklonite izvor topline i ćelija se ohladi. Problem riješen.
Toplinski bijeg je sasvim drugačija zvijer. Nešto ne radi unutar ćelije-možda se separator probuši, možda proizvodni nedostatak stvara meki kratki spoj-i ćelija počinje generirati vlastitu toplinu. Ta toplina ubrzava kemijsku razgradnju, što stvara više topline, što dodatno ubrzava razgradnju. To je povratna sprega. Dok primijetite, već je prekasno da prestanete.
Ćelija na kraju ispušta vrući plin i plamen, ponekad nasilno. U paketu baterija, jedna ćelija koja ide u bijeg može skuhati svoje susjede i pokrenuti lančanu reakciju. Zbog toga postoji toplinska zaštita.
Zaštitni skup
Otvorite cilindričnu ćeliju i pogledajte gornji poklopac. Tamo ćete pronaći nekoliko naslaganih uređaja, svaki dizajniran za otkrivanje problema u različitim fazama.
PTC
PTC (pozitivni temperaturni koeficijent) uređaj je vaša prva linija. To je u osnovi polimerna pločica napunjena vodljivim česticama. Normalne temperature, mali otpor, struja teče dobro. Podignite je iznad 80 stupnjeva i polimer će nabubriti, čestice će se odvojiti, otpor će proći kroz krov. Struja pada gotovo na nulu.
Ono što mi se sviđa kod PTC-ova je da se resetiraju. Ohladi ćeliju, ponovno radi. Dobro za hvatanje vanjskih kratkih hlača koje se brzo čiste.
Ono što mi se ne sviđa je kako se ponašaju u nizovima serije. Ovo smo naučili na teži način tijekom testiranja paketa prije nekoliko godina. PTC jedne ćelije je okinuo, ali s nizom od 48 V iza njega, napon je samo prešao. Zaštita koja odlično funkcionira na razini ćelije ne može se uvijek mjeriti na razini čopora.
Gašenje separatora
Separator je ta tanka membrana koja drži vaše elektrode razdvojenima dok propušta ione litija. U separatoru za isključivanje, materijal omekšava oko 130 stupnjeva i pore se zatvaraju. Nema prijenosa iona, nema elektrokemijske reakcije, nema struje.
Višeslojni dizajn-PE unutarnji sloj, PP vanjski sloj-daju dodatnu marginu. PE zatvara protok iona dok PP zadržava sve mehanički odvojeno malo duže. Kupio nam je možda 10-15 dodatnih sekundi u testiranju zlostavljanja prije nego što su se razvili unutarnji kratki spojevi.
Jedna stvar koju treba zapamtiti: separatori se ne vraćaju. Ako se ćelija dovoljno zagrije da pokrene gašenje, ta ćelija je gotova. Zamijenite ga.
CID
Uređaj za prekidanje struje reagira na tlak, a ne na temperaturu. Kad se stvari iznutra počnu raspadati, stvaraju plin. CID su dva tanka diska točkasto-zavarena zajedno koja se razdvajaju kada unutarnji tlak postane dovoljno visok-negdje oko 1 MPa, ovisno o dizajnu.
Ovo je trajni prekid veze. U trenutku kada stanica stvara toliko plina, već je oštećena i neupotrebljiva. Želite to izvan strujnog kruga.
Otvor
Posljednje utočište. Ako se tlak nastavi povećavati nakon aktivacije CID-a, ventilacijski disk pukne i pusti plinove da izađu. Stvar koja izlazi je zapaljiva i otrovna, ali kontrolirano odzračivanje pobjeđuje nekontrolirano puknuće. Svi smo vidjeli videozapise ćelija koje pucaju poput petardi-to se događa bez odgovarajuće ventilacije.
BMS sloj
Zaštita-na razini ćelije rješava brze kvarove. Sustav upravljanja baterijom upravlja svime ostalim-nadzirući temperature paketa, prigušujući stope punjenja kada se stvari zagriju, odspajajući kontaktore ako očitanja senzora izađu izvan raspona.
Dva sustava se međusobno nadopunjuju. BMS hvata sporo{1}}probleme koje dobro upravljanje toplinom može spriječiti. Uređaji-na razini ćelije hvataju brze unutarnje kvarove koje površinski senzori ne mogu otkriti na vrijeme.
Kemija čini razliku
Nisu svi litij{0}}ioni jednaki kada je u pitanju toplinska stabilnost. Vaše kemije-na bazi kobalta-LCO, NMC-imaju veliku gustoću energije, ali su toplinski osjetljive. Kobalt-kisikova veza se raspada pri povišenim temperaturama i oslobađa kisik koji hrani reakciju.
LFP više oprašta. Struktura željez-fosfata bolje se drži zajedno pod toplinskim stresom. Imate više prostora za glavu između normalnog rada i opasne zone. Isti zaštitni uređaji, ali ne rade tako blizu ruba.
Ovo je veliki dio zašto je LFP preuzeo primat u rukovanju materijalima. Viličari žive teške živote-brzo punjenje, temperaturne promjene, povremeno zlostavljanje. Želite kemiju koja to može podnijeti. Svi Polinovel paketi izrađeni su od LFP ćelija upravo iz tog razloga.
