1. Elektrolit tahan api
Penghambat api elektrolit adalah cara yang sangat efektif untuk mengurangi risiko hilangnya panas pada baterai, namun penghambat api ini sering kali berdampak serius pada kinerja elektrokimia baterai litium ion, sehingga sulit digunakan dalam praktik.Untuk mengatasi masalah ini, dari Universitas California, San Diego, tim YuQiao [1] dengan metode pengemasan kapsul akan DbA tahan api (dibenzyl amine) yang disimpan di bagian dalam kapsul mikro, tersebar di elektrolit, di waktu normal tidak akan berdampak pada kinerja baterai lithium ion yang muncul, tetapi ketika sel-sel tersebut dihancurkan oleh kekuatan eksternal seperti ekstrusi, penghambat api dalam kapsul ini kemudian dilepaskan, meracuni baterai dan menyebabkannya rusak, sehingga mengingatkannya untuk pelarian termal.Pada tahun 2018, tim YuQiao [2] kembali memanfaatkan teknologi di atas, menggunakan etilen glikol dan etilendiamin sebagai penghambat api, yang dienkapsulasi dan dimasukkan ke dalam baterai lithium ion, sehingga menghasilkan penurunan suhu maksimum baterai lithium ion sebesar 70% selama uji pin pin, secara signifikan mengurangi risiko kontrol termal baterai lithium ion.
Metode yang disebutkan di atas bersifat merusak diri sendiri, artinya setelah penghambat api digunakan, seluruh baterai litium-ion akan hancur.Namun, tim AtsuoYamada di universitas Tokyo di Jepang [3] mengembangkan elektrolit tahan api yang tidak akan mempengaruhi kinerja baterai lithium-ion.Dalam elektrolit ini, konsentrasi tinggi NaN(SO2F)2(NaFSA)atauLiN(SO2F)2(LiFSA) digunakan sebagai garam litium, dan TMP trimetil fosfat tahan api umum ditambahkan ke elektrolit, yang secara signifikan meningkatkan stabilitas termal baterai litium ion.Terlebih lagi, penambahan penghambat api tidak mempengaruhi kinerja siklus baterai lithium ion.Elektrolit dapat digunakan lebih dari 1000 siklus (1200 C/5 siklus, retensi kapasitas 95%).
Karakteristik baterai litium ion yang tahan api melalui bahan tambahan adalah salah satu cara untuk memperingatkan baterai litium ion agar panasnya tidak terkendali.Beberapa orang juga menemukan cara baru untuk mencoba memperingatkan terjadinya korsleting pada baterai lithium ion yang disebabkan oleh kekuatan eksternal dari akarnya, sehingga mencapai tujuan menghilangkan bagian bawah dan sepenuhnya menghilangkan terjadinya panas yang tidak terkendali.Mengingat kemungkinan dampak kekerasan dari daya baterai lithium ion yang digunakan, GabrielM.Veith dari Oak Ridge National Laboratory di Amerika Serikat merancang elektrolit dengan sifat penebalan geser [4].Elektrolit ini memanfaatkan sifat-sifat fluida non-Newtonian.Dalam keadaan normal, elektrolit berbentuk cair.Namun jika dihadapkan pada benturan yang tiba-tiba, akan menghasilkan keadaan padat, menjadi sangat kuat, bahkan dapat mencapai efek antipeluru.Dari akarnya, hal ini memperingatkan risiko pelarian termal yang disebabkan oleh korsleting pada baterai saat daya baterai lithium ion bertabrakan.
2. Struktur baterai
Selanjutnya, mari kita lihat cara mengerem pelepasan panas dari tingkat sel baterai.Saat ini, masalah pelarian termal telah dipertimbangkan dalam desain struktural baterai lithium ion.Misalnya, biasanya terdapat katup pelepas tekanan di penutup atas baterai 18650, yang dapat melepaskan tekanan berlebih di dalam baterai secara tepat waktu saat panas tidak terkendali.Kedua, akan ada bahan PTC koefisien suhu positif di penutup baterai.Ketika suhu pelarian termal meningkat, resistansi bahan PTC akan meningkat secara signifikan untuk mengurangi arus dan mengurangi pembangkitan panas.Selain itu, dalam perancangan struktur baterai tunggal juga harus mempertimbangkan desain anti hubung singkat antara kutub positif dan negatif, waspada karena kesalahan pengoperasian, residu logam dan faktor lain yang mengakibatkan korsleting baterai sehingga menyebabkan kecelakaan keselamatan.
Ketika desain kedua dalam baterai, harus menggunakan diafragma yang lebih aman, seperti pori-pori tertutup otomatis dari komposit tiga lapis pada suhu tinggi diafragma, namun dalam beberapa tahun terakhir, dengan peningkatan kepadatan energi baterai, diafragma tipis di bawah tren Diafragma komposit tiga lapis secara bertahap menjadi usang, digantikan oleh lapisan keramik pada diafragma, lapisan keramik untuk tujuan penyangga diafragma, mengurangi kontraksi diafragma pada suhu tinggi, Meningkatkan stabilitas termal baterai lithium ion dan mengurangi risiko pelarian termal baterai lithium ion.
3. Desain keamanan termal paket baterai
Dalam penggunaannya, baterai lithium ion seringkali terdiri dari puluhan, ratusan bahkan ribuan baterai melalui sambungan seri dan paralel.Misalnya, paket baterai Tesla ModelS terdiri dari lebih dari 7.000 18650 baterai.Jika salah satu baterai kehilangan kontrol termal, hal ini dapat menyebar ke dalam baterai dan menyebabkan konsekuensi serius.Misalnya, pada Januari 2013, baterai lithium ion Boeing 787 milik perusahaan Jepang terbakar di Boston, Amerika Serikat.Menurut penyelidikan Dewan Keselamatan Transportasi Nasional, baterai lithium ion persegi 75Ah di dalam paket baterai menyebabkan pelepasan panas pada baterai yang berdekatan.Setelah kejadian tersebut, Boeing mewajibkan semua paket baterai dilengkapi dengan tindakan baru untuk mencegah penyebaran panas yang tidak terkendali.
Untuk mencegah pelarian termal menyebar di dalam baterai lithium ion, AllcellTechnology mengembangkan bahan isolasi pelarian termal PCC untuk baterai lithium ion berdasarkan bahan perubahan fasa [5].Bahan PCC diisi antara baterai lithium ion monomer, dalam kasus kerja normal baterai lithium ion, baterai dalam panas dapat dilewatkan melalui bahan PCC dengan cepat ke bagian luar baterai, ketika pelarian termal dalam lithium ion baterai, bahan PCC dengan lelehan lilin parafin internalnya menyerap banyak panas, mencegah kenaikan suhu baterai lebih lanjut, sehingga memperingatkan panas yang tidak terkendali dalam difusi internal baterai.Pada uji tusuk peniti, thermal runaway salah satu baterai dalam satu battery pack yang terdiri dari 4 dan 10 rangkaian 18650 battery pack tanpa menggunakan bahan PCC akhirnya menyebabkan thermal runaway sebanyak 20 baterai dalam battery pack, sedangkan thermal runaway pada satu battery pack. baterai dalam kemasan baterai yang terbuat dari bahan PCC tidak menyebabkan hilangnya panas pada kemasan baterai lainnya.
Waktu posting: 25 Februari-2022