Termiline põgenemine: ise{0}}kuumenemise reaktsiooniahelad ja võtmekäivitajad
Termiline põgenemineliitium{0}}ioonakuelemendidesindab ise{0}}säilitavat positiivset tagasisideahelat, mida juhivad eksotermilised reaktsiooniahelad. Sisetemperatuuri tõustes käivituvad sekundaarsed eksotermilised reaktsioonid, mis vabastavad täiendavat soojust, mis tõstab temperatuuri veelgi ja aktiveerib raskemaid keemilisi reaktsioone. Kui seda ei kontrollita, põhjustab see eskaleeruv-isekuumenemine vältimatult katastroofilisi rikkeid, sealhulgas intensiivseid tulekahjusid või plahvatusi.
See ohtlik protsess tuleneb kolmest peamisest väärkasutusviisist: mehaaniline väärkohtlemine (nt küünte läbitungimine, tugev löök või muljumine), elektriline väärkasutus (nt ülelaadimine, üle-tühjenemine või välised lühised) ja termiline kuritarvitamine (kõrge ümbritseva õhutemperatuur või jahutussüsteemi rikked). Nende hulgas jäävad sisemised lühised kõige peenemaks ja ohtlikumaks rikkerežiimiks, kuna kohalikud vead lähevad sageli standardtuvastusest mööda, kuni kontrollimatu soojuse teke on juba alanud.
Kolme-astme lagunemise rada liitiumi-ioonrakkudes
Progresseerumine termilise põgenemise suunas toimub kolme erineva temperatuuriläve kaudu. Algfaas algab umbes 90–120 kraadi tahke elektrolüüdi interfaasi (SEI) kihi lagunemisega. See lagunemine vabastab soojust ja paljastab reaktiivse anoodi pinna otse orgaanilisele elektrolüüdile, kiirendades algtaseme termilist ebastabiilsust raku struktuuris.
Teises etapis (120–200 kraadi) reageerib avatud anood jõuliselt elektrolüüdiga, samal ajal kui separaator hakkab sulama (polüetüleenseparaatorid kukuvad tavaliselt kokku 130 kraadi lähedal). See rike põhjustab laialt levinud sisemisi lühiseid ja sisemise takistuse kiiret suurenemist.
Kui temperatuur ületab 200 kraadi, võtab võimust kolmas etapp: katoodmaterjalid lagunevad ja vabastavad hapnikku, käivitades ägedad põlemisreaktsioonid elektrolüüdiga. Mööduv soojusvõimsus selles kriitilises faasis võib koheselt jõuda kilovattide tasemeni.
BMS-i varajase hoiatamise ja{0}}süsteemitaseme ohutusstrateegiad
Nende riskide maandamiseks toetuvad akuhaldussüsteemid (BMS) konkreetsete iseloomulike parameetrite{0}}reaalajas jälgimisele. Tuuma tuvastamise mõõdikud hõlmavad äkilisi pingelangusi, gaasi genereerimise rõhku ja järsku temperatuuri tõusu. Nende varajaste indikaatorite tuvastamine annab olulise ettevalmistusaega ohutushoiatuste väljastamiseks, enne kui termiline levik levib kogu moodulis.