Какво е термична защита?

Термичната защита е начинът, по който литиево-йонната клетка се предпазва от запалване. Всеки 18650, който някога сте използвали, има множество предпазни устройства, натъпкани в тази малка горна капачка-PTC, CID, вентилационен диск, работа. Те са там, защото литиево-йонната химия съхранява много енергия в малко пространство и тази енергия ще намери изход, ако нещо се обърка вътрешно.

Достатъчно дълго съм в тази индустрия, за да си спомня кога „топлинно бягане“ не беше битов термин. След това дойде изтеглянето на лаптопа Dell през 2006 г. Sony изтегли милиони клетки. Изведнъж всички поискаха да знаят какво се случва, когато една литиево-йонна клетка се повреди, и по-важното, как да го спре.

Хората ги смесват през цялото време. Прегряването е, когато дадена клетка се нагорещи поради външни причини-оставили сте я в гореща кола, зарядното устройство не работи правилно или каквото и да е. Премахнете източника на топлина и клетката се охлажда. Проблемът е решен.

Thermal runaway е съвсем различен звяр. Нещо се поврежда в клетката-може би сепараторът е пробит, може би производствен дефект създава меко късо съединение-и клетката започва да генерира собствена топлина. Тази топлина ускорява химическото разграждане, което генерира повече топлина, което ускорява допълнително разграждането. Това е обратна връзка. Докато забележите, вече е твърде късно да спрете.

Клетката завършва с изпускане на горещ газ и пламъци, понякога силно. В пакет батерии една клетка, влизаща в режим на бягане, може да сготви своите съседи и да предизвика верижна реакция. Ето защо съществува термична защита.

Thermal Protection

Отворете цилиндрична клетка и погледнете горната капачка. Ще намерите няколко устройства, подредени там, всяко от които е проектирано да улавя проблеми на различни етапи.

PTC

Устройството PTC (положителен температурен коефициент) е вашата първа линия. Това е основно полимерна пластина, натоварена с проводими частици. Нормални температури, ниско съпротивление, токът тече добре. Повишете температурата над 80 градуса и полимерът набъбва, частиците се отделят, съпротивлението преминава през покрива. Токът пада почти до нищо.

Това, което харесвам в PTC е, че се нулират. Охладете клетката, тя отново работи. Добър за улавяне на външни шорти, които се изчистват бързо.

Това, което не ми харесва, е как се държат в серийните низове. Научихме това по трудния начин по време на тестване на опаковки преди няколко години. PTC на една клетка се задейства, но с низ от 48 V зад него, напрежението просто се изкриви. Защитата, която работи чудесно на ниво клетка, не винаги се мащабира до нивото на пакета.

Изключване на сепаратора

Разделителят е тънката мембрана, която държи електродите ви разделени, като същевременно пропуска литиевите йони. В изключен сепаратор материалът омеква около 130 градуса и порите се запечатват. Без йонен транспорт, без електрохимична реакция, без ток.

Многослойните дизайни-PE вътрешен слой, PP външен слой-ви дават допълнителен резерв. PE спира йонния поток, докато PP поддържа всичко механично отделено малко по-дълго. Купихте ни може би 10-15 допълнителни секунди в тестове за злоупотреба, преди да се развият вътрешни шорти.

Едно нещо, което трябва да запомните: разделителите не се връщат. Ако клетка се нагрее достатъчно, за да задейства изключване, тази клетка е готова. Сменете го.

CID

Устройството за прекъсване на тока реагира на налягане, а не на температура. Когато нещата започнат да се разлагат вътре, те генерират газ. CID представлява два тънки диска,-споени заедно, които се разпадат, когато вътрешното налягане стане достатъчно високо-някъде около 1 MPa в зависимост от дизайна.

Това е постоянно прекъсване на връзката. Докато клетката генерира толкова много газ, тя вече е повредена и не може да се използва. Искате го извън веригата.

отдушник

Последна инстанция. Ако налягането продължава да нараства след активирането на CID, вентилационният диск се разкъсва и позволява на газовете да излязат. Нещата, които излизат, са запалими и токсични, но контролираното вентилиране побеждава неконтролираното разкъсване. Всички сме виждали видеоклипове на клетки, избухващи като петарди-това се случва без подходяща вентилация.

Thermal Protection

Защитата-на ниво клетка се справя с бързите повреди. Системата за управление на батерията се справя с всичко останало-като следи температурите на пакета, намалява скоростите на зареждане, когато нещата се затоплят, изключва контакторите, ако показанията на сензора излязат извън обхвата.

Двете системи се допълват взаимно. BMS улавя бавно-развиващите се проблеми, които доброто управление на топлината може да предотврати. Устройствата на клетъчно- ниво улавят бързите вътрешни повреди, които повърхностните сензори не могат да открият навреме.

Не всички литиево-йони са еднакви, що се отнася до термична стабилност. Вашите-базирани на кобалт химикали-LCO, NMC-съдържат голяма енергийна плътност, но са термично чувствителни. Кобалто-кислородната връзка се разпада при повишени температури и освобождава кислород, който захранва реакцията.

LFP е по-прощаващ. Структурата на железен-фосфат се държи заедно по-добре при термичен стрес. Имате повече пространство за главата между нормалната работа и опасната зона. Същите защитни устройства, но те не работят толкова близо до ръба.

Това е голяма част от причината, поради която LFP пое управлението на материалите. Мотокарите живеят тежко-бързо зареждане, температурни колебания, злоупотреба от време на време. Искаш химия, която може да го понесе. Всички пакети Polinovel са изградени с LFP клетки точно поради тази причина.

Thermal Protection