Termisk runaway er en ukontrollert reaksjon som kan oppstå i litiumionbatterier. Over et visst nivå øker batteritemperaturen ukontrollert.
Termisk runaway-prosessen kan utløses av høy temperatur, og det er en termisk runaway-starttemperatur over hvilken batteritemperaturen vil øke ukontrollert.
Termisk runaway er en ukontrollert reaksjon som kan oppstå i litiumionbatterier . Skade på batteriet eller en kortslutning kan føre til at det bygger seg opp varme og trykk i batteriet. Hvis dette når et visst nivå, utløser det kjemiske reaksjoner som genererer mer varme og trykk, noe som forårsaker en positiv tilbakekoblingssløyfe. Termisk runaway kan raskt spre seg fra ett batteri til det neste, noe som fører til katastrofale eksplosjoner og brann. Biprodukter fra termisk runaway kan inkludere store mengder brannfarlig hydrogen og andre giftige fluororganiske gasser.
Mulige utløsere for termisk runaway inkluderer overlading av batteriet, overoppheting av batteriet eller eksponering for høye temperaturer, en for høy utladningshastighet, kortslutning eller skade som en punktering.
Enhver av disse faktorene kan destabilisere batteriets høyenergimaterialer og organiske komponenter, noe som fører til at de genererer sin egen varme. Hvis denne varmen ikke forsvinner raskt nok, vil batteritemperaturen fortsette å øke, noe som akselererer varmeutløsningsprosessen.
Termisk runaway påvirker batteriets spennings-, temperatur- og trykknivåer. Rett før termisk runaway faller batterispenningen på grunn av delaminering av elektrodene. Eksoterme kjemiske reaksjoner fører til at temperaturen stiger, mens gassgenerering fra de kjemiske reaksjonene kombinert med elektrolyttfordampning fører til at det interne batteritrykket øker.
For å håndtere en termisk runaway på riktig måte, er det viktig å ha visse sikkerhetstiltak på plass. Disse har som mål å forhindre termisk runaway i utgangspunktet, og deretter å redusere den negative effekten og lindre sikkerhetsbekymringer knyttet til denne typen hendelse.
Noen av de forebyggende sikkerhetstiltakene inkluderer en robust batteriboks, et effektivt kjølesystem og beskyttende design- og kontrollfunksjoner. Flammehemmende tilsetningsstoffer kan brukes i enten elektrolytten eller separatoren for å forbedre batteriets termiske stabilitet og forhindre at det antennes i utgangspunktet.
Skulle de forebyggende sikkerhetstiltakene mislykkes, inkluderer den andre forsvarslinjen sikkerhetstiltak som tar sikte på å stoppe eller redusere skade fra termisk runs. Ett av disse tiltakene er å stenge av separatoren. En fordel med å bruke en gelpolymerseparator er at den også fungerer som en termisk sikring. Separatoren vil smelte, og strukturen vil brytes ned lenge før batteriets temperatur når terskelen for termisk runs. Dette stopper transporten av litiumioner, og slår effektivt av battericellen. Det eneste problemet er at det tar tid før separatoren kollapser, så nedstengning av separatoren vil ikke stoppe alle kjemiske reaksjoner helt, og temperaturen kan fortsette å stige – og termisk runs kan fortsette.
På dette tidspunktet vil brennbare gasser samle seg inne i batteriet, noe som ytterligere øker trykk og temperatur. Termisk runaway kan ikke lenger stoppes, og derfor kommer sikkerhetstiltak for å begrense virkningen i spill. En ventilasjonsmekanisme vil frigjøre disse gassene på en kontrollert måte i stedet for en ukontrollert eksplosjon. Den vil også frigjøre varme og trykk fra batteriet for å redusere risikoen for kortslutning eller batteribrudd.
OE tilbyr en rekke løsninger for sikkerhet for litiumionbatterier i vårt OE Lion-produktsortiment . Et eksempel på en ventilasjonsmekanisme i dette sortimentet er PRO-LP-bruddskiven . Denne reversvirkende skiven er designet for å sprekke nøyaktig ved det lave trykket som er forbundet med batterikapslinger. Den er snittet rundt skivens omkrets, så hvis trykket øker til et kritisk punkt, vil skiven brekke ved snittet for å gi umiddelbar trykkavlastning. I tillegg oppfyller PRO-LPs lavprofilerte design med høy integritet spesifikasjonene for fremspring og tilbyr umiddelbar og full åpning for rask ventilering (ca. 4 millisekunder) for å redusere risikoen for spredning av litiumionbatterier som løper løpsk.
En alternativ løsning med en enda lavere profil er den flate komposittskiven . Utstikket er minimalt, og den fremovervirkende komposittskiven vil sprekke nøyaktig ved ultralavt trykk uten at det går på bekostning av designintegriteten.
Til slutt, for større batteriapplikasjoner (dvs. i nettskala), der det er behov for ekstra ventilasjonsareal, tilbyr vårt MV-utvalg av eksplosjonsventiler lavprofilventilasjon med fleksibiliteten til å være tilgjengelig i tilpassede størrelser, former og trykk som passer dine behov. Mange av disse ventilene krever ingen ramme, noe som reduserer den totale kostnaden samtidig som risikoen forbundet med overtrykk reduseres. Ventildesignet støtter ytterligere forbedret pålitelighet og ytelse.
OsecoElfab s OE Lion™ -merke tilbyr et utvalg av spesialiserte bruddskiver for litiumionbatterier. De høyteknologiske løsningene er fullt tilpassbare for å håndtere de unike og ofte utfordrende miljøene der litiumionbatterier opererer i elektriske og hybridbiler. Sprengskivene gir rask, pålitelig og nøyaktig trykkavlastning i nødstilfeller. Det er mulighet for å legge til en pustemembran til hver skive for kontinuerlig trykkutjevning. Ved å kombinere disse to trykksikkerhetsfunksjonene i én enhet kan batteriprodusenter og integratorer designe tryggere, enklere og mer kostnadseffektive litiumionbatterier.
Aldri gå på akkord med litiumionbatteriers sikkerhet, design eller ytelse igjen – kontakt vårt ekspertteam i dag.