Visió general

Amb més accidents causats per la bateria d'ions de liti, la gent està més preocupada per la fugida tèrmica de la bateria, ja que la fuga tèrmica que es produeix en una cel·la pot propagar la calor a altres cèl·lules, provocant l'aturada de tot el sistema de bateria.

Tradicionalment, activarem la fugida tèrmica per escalfament, fixació o sobrecàrrega durant les proves. Tanmateix, aquests mètodes no poden controlar la fugida tèrmica en una cel·la especificada, ni es poden implementar fàcilment durant les proves dels sistemes de bateries. Recentment, la gent està desenvolupant un nou mètode per activar la fuga tèrmica. La prova de propagació a la nova IEC 62619: 2022 n'és un exemple, i s'estima que aquest mètode serà d'ampli ús en el futur. Aquest article pretén presentar alguns mètodes nous que s'estan investigant.

Radiació làser:

La radiació làser és escalfar una petita àrea amb pols làser d'alta energia. La calor es conduirà a l'interior del material. La radiació làser s'utilitza àmpliament en les àrees de processament de materials, com ara la soldadura, la connexió i el tall. Normalment hi ha tipus de làser de la següent manera:

• CO₂làser: làser de gas molecular de diòxid de carboni
• Làser semiconductor: làser de díode fet de GaAs o CdS
• Làser YAG: làser de sodi fet de granat d'itri d'alumini
• Fibra òptica: làser fet de fibra de vidre amb element de terres rares

Alguns investigadors utilitzen làser de 40 W, 1000 nm de longitud d'ona i 1 mm de diàmetre per provar en diferents cèl·lules.

Tenint una TC a la cèl·lula no activada, es pot trobar que no hi ha cap influència estructural excepte el forat de la superfície. Significa que el làser és direccional i d'alta potència, i la zona de calefacció és precisa. Per tant, el làser és una bona manera de provar. Podem controlar la variable i calcular l'energia d'entrada i sortida amb precisió. Mentrestant, el làser té els avantatges d'escalfar i fixar, com un escalfament ràpid i més controlable. El làser té més avantatges com:

• Pot desencadenar una fuga tèrmica i no escalfarà les cèl·lules veïnes. Això és bo per al rendiment del contacte tèrmic

• Pot estimular l'escassetat interna

• Pot aportar menys energia i calor en menys temps per activar la fugida tèrmica, cosa que fa que la prova estigui ben controlada.

Reacció de la termita:

La reacció de la termita és fer que l'alumini reaccioni amb l'òxid metàl·lic a alta temperatura i l'alumini es transferirà a l'òxid d'alumini. Com que l'entalpia de formació de l'òxid d'alumini és molt baixa (-1645 kJ/mol), per tant generarà molta calor. El material de termita està bastant disponible i una fórmula diferent pot generar una quantitat diferent de calor. Per tant, els investigadors comencen a provar amb una bossa de 10 Ah amb termita.

La termita pot activar fàcilment la fuga tèrmica, però l'entrada tèrmica no és fàcil de controlar. Els investigadors busquen dissenyar un reactor tèrmic que estigui segellat i capaç de concentrar la calor.

Làmpada de quars d'alta potència:

Teoria: col·loqueu una làmpada de quars d'alta potència sota una cel·la i separeu la cel·la i la làmpada amb una placa. La placa s'ha de perforar amb un forat, per tal de garantir la conducta energètica.

La prova mostra que necessita una potència molt alta i molt de temps per activar la fugida tèrmica, i la tèrmica no es distribueix de manera uniforme. La raó pot ser que la llum de quars no és una llum direccional i la massa pèrdua de calor fa que gairebé no desencadeni la fuga tèrmica amb precisió. Mentrestant, l'entrada d'energia no és exacta. La prova de fuga tèrmica ideal és controlar l'energia activadora i reduir el valor d'entrada excedent, per disminuir la influència en el resultat de la prova. Per tant, podem treure la conclusió que la làmpada de quars no és útil per ara.

Conclusió:

En comparació amb el mètode tradicional d'activació de la fuga tèrmica cel·lular (com la calefacció, la sobrecàrrega i la penetració), la propagació del làser és una manera més eficaç, amb una àrea de calefacció més petita, una energia d'entrada més baixa i un temps d'activació més curt. Això contribueix a una alta aportació d'energia efectiva a l'àrea limitada. Aquest mètode ha estat introduït per l'IEC. Podem esperar que molts països tinguin en compte aquest mètode. No obstant això, augmenta el requisit de dispositius làser. Requereix una font làser adequada i dispositius a prova de radiació. En l'actualitat no hi ha prou casos per a la prova de fugida tèrmica, encara cal verificar aquest mètode.