Vấn đề an toàn của pin năng lượng được tóm tắt là" sự chạy trốn nhiệt" ;, nghĩa là sau khi đạt đến một nhiệt độ nhất định, nó trở nên không thể kiểm soát được, nhiệt độ tăng lên một cách tuyến tính, và sau đó nó bị cháy và phát nổ. Quá nhiệt, sạc quá mức, đoản mạch bên trong, va chạm, v.v. là một số yếu tố chính gây ra hiện tượng thoát nhiệt của pin nguồn.
(1) Quá nóng gây ra sự chạy trốn nhiệt
Nguyên nhân dẫn đến tình trạng quá nhiệt của pin nguồn xuất phát từ việc lựa chọn pin và thiết kế tản nhiệt không hợp lý, hoặc nhiệt độ của pin tăng lên do đoản mạch bên ngoài, lỏng đầu nối cáp, ... cần được giải quyết từ hai khía cạnh. thiết kế pin và quản lý pin.
Từ quan điểm của thiết kế vật liệu pin, vật liệu có thể được phát triển để ngăn chặn sự chạy trốn nhiệt và ngăn chặn phản ứng của sự chạy trốn nhiệt; từ góc độ quản lý pin, các phạm vi nhiệt độ khác nhau có thể được dự đoán để xác định các mức độ an toàn khác nhau, để thực hiện các cảnh báo phân cấp.
(2) Quá tải kích hoạt quá trình chạy nhiệt
Năm nay sự cố cháy xe buýt điện thuần túy của' do" sự thoát nhiệt gây ra do quá tải" ;. Cụ thể, bản thân hệ thống quản lý pin đã thiếu chức năng an toàn dẫn đến mạch sạc quá mức khiến pin của' BMS mất kiểm soát nhưng vẫn được sạc.
Đối với kiểu sạc quá mức này, giải pháp là tìm lỗi của bộ sạc trước, có thể khắc phục bằng cách sạc dự phòng đầy đủ; thứ hai, việc quản lý ắc quy không hợp lý, ví dụ như không theo dõi được điện áp của từng ắc quy.
Điều đáng chú ý là khi pin già đi, độ đồng nhất giữa các viên pin sẽ ngày càng kém đi và lúc này rất dễ xảy ra tình trạng sạc quá mức. Điều này đòi hỏi phải cân bằng toàn bộ bộ pin để duy trì tính nhất quán của bộ pin.
Ví dụ: một bộ pin được kết nối theo chuỗi sử dụng phương pháp kết hợp bộ pin phổ biến nhất là" đầu tiên là song song và sau đó là nối tiếp" ;, sau khi giải quyết vấn đề về tính nhất quán của monomer, trường hợp tốt nhất là có cùng công suất với monome có công suất nhỏ nhất. Với sự nhất quán này, công suất đã tăng lên, đồng thời nó có thể ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức.
Để đạt được sự nhất quán, cần phải có cách ước lượng dung lượng của từng ô. Ouyang Minggao cho rằng trạng thái của toàn bộ pin có thể được ước tính dựa trên sự giống nhau của các đường cong sạc.
Nói cách khác, miễn là đường cong nạp điện của một trong các ô đơn lẻ được biết, các đường cong khác phải tương tự với nó. Sau khi đường cong thay đổi, chúng có thể gần như trùng khớp và những khác biệt này trong quá trình thay đổi đường cong rất dễ tính toán. Theo một đơn phân có thể tính được các đơn phân khác. Với phương pháp này, có thể tiến hành cân bằng độ nhất quán nói trên. Tất nhiên, thuật toán này mất quá nhiều thời gian và cần được đơn giản hóa.
(3) Ngắn mạch bên trong kích hoạt quá trình chạy nhiệt
Máy bay chở khách Boeing 787 bốc cháy do nổ bình ắc quy. Khi truy tìm nguyên nhân vụ tai nạn, phát hiện có vật kim loại trên điện cực và màng ngăn, gây chập mạch bên trong. Mặc dù các chuyên gia không thể xác nhận 100% rằng hiện tượng thoát nhiệt được kích hoạt bởi đoản mạch bên trong, nhưng đây là nguyên nhân có thể xảy ra nhất vì không có lý do nào khác và đoản mạch bên trong không thể" nổi lên" ;.
Các tạp chất trong quá trình sản xuất pin, các hạt kim loại, sự giãn nở và co lại của điện tích và phóng điện, sự phát triển của lithium, v.v. đều có thể gây ra đoản mạch bên trong. Loại ngắn mạch bên trong này xảy ra từ từ, trong một thời gian rất dài và không biết khi nào nó sẽ mất kiểm soát. Nếu thử nghiệm được thực hiện thì không thể lặp lại việc xác minh. Hiện tại, các chuyên gia trên thế giới vẫn chưa tìm ra quy trình có thể lặp lại hiện tượng đoản mạch bên trong do tạp chất gây ra, và tất cả đều đang được nghiên cứu.
Để giải quyết vấn đề ngắn mạch bên trong, trước hết phải tìm được nhà sản xuất pin có chất lượng sản phẩm tốt, lựa chọn loại pin và dung lượng cell pin; thứ hai, đưa ra dự đoán an toàn về ngắn mạch bên trong và tìm monomer có ngắn mạch bên trong trước khi xảy ra hiện tượng thoát nhiệt.
Điều này có nghĩa là các tham số đặc trưng của monomer phải được tìm thấy và có thể bắt đầu tính nhất quán trước. Pin không phù hợp và điện trở bên trong cũng không phù hợp. Chỉ cần bạn tìm thấy monome có biến thể ở giữa là bạn có thể phân biệt được.
Cụ thể, mạch tương đương của pin bình thường và mạch tương đương của vi ngắn mạch, dạng phương trình thực tế là giống nhau, chỉ khác là các thông số của pin bình thường và pin có vi ngắn mạch đã thay đổi. Bạn có thể nghiên cứu các thông số này và xem một số đặc điểm của chúng trong các thay đổi ngắn mạch bên trong.
Một trong những đặc điểm là sự khác biệt tiềm năng của monome ngắn mạch bên trong, so sánh nội trở của nó với các monome khác. Ouyang Minggao đề xuất rằng nhân viên R& D nên sử dụng các mô hình để xác định monome. Sau khi đo điện áp và dòng điện của mỗi ô, sử dụng các dữ liệu này và kết hợp mô hình, có thể ước tính điện trở bên trong của mỗi ô. Sau khi tất cả các tham số của monomer được ước lượng, theo sự thay đổi của các tham số, có thể đánh giá xem tính nhất quán có thay đổi đáng kể hay không.
4) Cơ học kích hoạt nhiệt chạy
Va chạm là một kích hoạt cơ học điển hình cho sự chạy trốn nhiệt. Những tai nạn hỏa hoạn lặp đi lặp lại của Tesla&# 39 là lý do cho điều này. Ouyang Minggao tiết lộ rằng Đại học Thanh Hoa và MIT đã làm việc cùng nhau để phân tích vụ va chạm của Tesla&# 39 tại Hoa Kỳ. Nếu mô phỏng va chạm được thực hiện trong phòng thí nghiệm, điều gần nhất là châm cứu.
Cách để giải quyết sự thoát nhiệt do va chạm là thực hiện tốt thiết kế bảo vệ an toàn của pin. Điều này đòi hỏi nhân viên R& D trước tiên phải hiểu quá trình chạy bằng nhiệt.
Nói chung, sau khi sự thoát nhiệt xảy ra, nó sẽ lan truyền xuống phía dưới. Ví dụ, sau khi mất kiểm soát nhiệt trong quý đầu tiên, sẽ có sự truyền nhiệt và bắt đầu lan tỏa, sau đó cả nhóm sẽ lần lượt theo dõi như pháo nổ. Đối với kiểu lan truyền này, một mô hình có thể được thiết lập, bao gồm tốc độ tăng nhiệt độ trung gian, sự sinh nhiệt của năng lượng hóa học và năng lượng điện, và sự đối lưu truyền nhiệt. Toàn bộ mô hình khớp nối nhiệt điện có thể được sử dụng để phân tích định lượng liên quan với nhiệt lượng kế.
Với mô hình lan truyền, nhân viên R& D có thể thiết kế cách ngăn chặn và triệt tiêu, yêu cầu cách nhiệt. Tuy nhiên, để thêm một lớp cách nhiệt không hề đơn giản. Một mặt, thể tích dày lên, mặt khác, lớp cách nhiệt và làm mát trái ngược nhau. Đây đều là những vấn đề cần được giải quyết.
Tóm lại, về khả năng mở rộng và triệt tiêu nhiệt, nhân viên R& D nên bắt đầu từ hai khía cạnh: thiết kế bảo vệ an toàn và quản lý pin.