Descripción general

A medida que ocurren más accidentes causados ​​por baterías de iones de litio, la gente está más preocupada por el escape térmico de la batería, ya que el escape térmico que ocurre en una celda puede propagar el calor a otras celdas, provocando el apagado de todo el sistema de batería.

Tradicionalmente, activamos la fuga térmica calentando, fijando o sobrecargando durante las pruebas. Sin embargo, estos métodos no pueden controlar la fuga térmica en una celda específica ni pueden implementarse fácilmente durante las pruebas de sistemas de baterías. Recientemente, la gente está desarrollando un nuevo método para provocar una fuga térmica. La prueba de propagación de la nueva norma IEC 62619: 2022 es un ejemplo y se estima que este método tendrá un uso amplio en el futuro. Este artículo presenta algunos métodos nuevos que se están investigando.

Radiación láser:

La radiación láser consiste en calentar un área pequeña con un pulso láser de alta energía. El calor se conducirá al interior del material. La radiación láser se utiliza ampliamente en las áreas de procesamiento de materiales, como soldadura, conexión y corte. Comúnmente existen tipos de láser como los siguientes:

• CO₂láser: láser de gas molecular de dióxido de carbono
• Láser semiconductor: Láser de diodo de GaAs o CdS
• Láser YAG: Láser de sodio fabricado con granate de itrio y aluminio
• Fibra óptica: láser fabricado con fibra de vidrio con elementos de tierras raras.

Algunos investigadores utilizan un láser de 40 W, una longitud de onda de 1000 nm y un diámetro de 1 mm para realizar pruebas en diferentes células.

Al realizar una tomografía computarizada de la célula no activada, se puede encontrar que no hay influencia estructural excepto por el agujero en la superficie. Significa que el láser es direccional y de alta potencia, y el área de calentamiento es precisa. Por lo tanto, el láser es una buena forma de realizar pruebas. Podemos controlar la variable y calcular con precisión la energía de entrada y salida. Mientras tanto, el láser tiene las ventajas de calentar y fijar, como un calentamiento rápido, y es más controlable. El láser tiene más ventajas como:

• Puede provocar una fuga térmica y no calentará las celdas vecinas. Esto es bueno para el rendimiento del contacto térmico.

• Puede estimular la escasez interna

• Puede ingresar menos energía y calor en menos tiempo para provocar una fuga térmica, lo que hace que la prueba esté bajo control.

Reacción de termita:

La reacción de termita consiste en hacer que el aluminio reaccione con el óxido metálico a alta temperatura, y el aluminio se transferirá al óxido de aluminio. Como la entalpía de formación del óxido de aluminio es muy baja (-1645 kJ/mol), generará mucho calor. El material de termita está bastante disponible y diferentes fórmulas pueden generar diferentes cantidades de calor. Por lo tanto, los investigadores comienzan a realizar pruebas con una bolsa de 10 Ah con termita.

La termita puede provocar fácilmente una fuga térmica, pero la entrada térmica no es fácil de controlar. Los investigadores buscan diseñar un reactor térmico sellado y capaz de concentrar calor.

Lámpara de cuarzo de alta potencia:

Teoría: Coloque una lámpara de cuarzo de alta potencia debajo de una celda y separe la celda y la lámpara con una placa. Es necesario perforar la placa con un agujero para garantizar la conducción de energía.

La prueba muestra que se necesita una potencia muy alta y mucho tiempo para activar el descontrol térmico, y el rango térmico no es uniforme. La razón puede ser que la luz de cuarzo no es luz direccional y la pérdida excesiva de calor hace que difícilmente provoque una fuga térmica con precisión. Mientras tanto, el aporte de energía no es exacto. La prueba de fuga térmica ideal es controlar la energía de activación y reducir el valor de entrada excedente, para disminuir la influencia en el resultado de la prueba. Por lo tanto podemos sacar la conclusión de que la lámpara de cuarzo no sirve por el momento.

Conclusión:

En comparación con el método tradicional de activar la fuga térmica celular (como calentar, sobrecargar y penetrar), la propagación del láser es una forma más efectiva, con un área de calentamiento más pequeña, menor energía de entrada y un tiempo de activación más corto. Esto contribuye a un alto aporte de energía efectiva en el área limitada. Este método ha sido introducido por IEC. Podemos esperar que muchos países tomen en consideración este método. Sin embargo, plantea grandes requisitos para los dispositivos láser. Requiere una fuente láser adecuada y dispositivos a prueba de radiación. En la actualidad no hay suficientes casos para la prueba de fuga térmica; este método aún necesita verificación.