ما هي آلية الهروب الحراري لبطاريات الطاقة؟
مفهوم الانفلات الحراري للبطارية والسلامة الحرارية
يشير الهروب الحراري للبطارية إلى تفاعل عنيف في البطارية، ينجم عن ظروف خارجية معينة (مثل الثقب، وارتفاع درجة الحرارة، وقصر الدائرة، والشحن الزائد، وما إلى ذلك)، ويتميز في المقام الأول بإطلاق سريع وضخم للحرارة، ومن المحتمل أن يكون مصحوبًا بتغيرات فيزيائية أو كيميائية أخرى (مثل-تفريغ الدائرة القصيرة، والاحتراق، والانفجار، وما إلى ذلك).
في نظام بطارية الطاقة، عندما تتعرض خلية واحدة للهروب الحراري، فإن رد فعلها العنيف يولد كمية كبيرة من الحرارة وقد ينتج أيضًا تفاعلات عنيفة مثل الاحتراق أو الانفجار. غالبًا ما تصبح درجات الحرارة المرتفعة الناتجة أو الصدمات الميكانيكيةإثارة الظروف للهروب الحراريفي الخلايا المجاورة. يمكن أن تنتشر هذه العملية بسهولة من خلية واحدة في جميع أنحاء نظام البطارية، مما يتسبب في إطلاق سريع لكميات كبيرة من الطاقة، مع مخاطر عالية للغاية. تتميز قضايا السلامة الحرارية للبطارية في ظل ظروف الاستخدام الفعلي بآليات معقدة وعوامل مؤثرة عديدة، تتجلى بشكل رئيسي في الجوانب التالية:
1) ترتبط السلامة الحرارية لخلية بطارية طاقة واحدة ارتباطًا مباشرًا بنوع نظامها الكهروكيميائي الداخلي، وتركيب المواد، والشكل الهيكلي، وشكل التغليف، والقدرة، والهيكل، والشكل، والحجم، وعملية التصنيع.
2) بالنظر إلى الظروف المسببة للانفلات الحراري للبطارية، فإن ارتفاع درجة الحرارة، والشحن الزائد، والتأثيرات الخارجية، والضغط، والثقوب، والدوائر القصيرة يمكن أن تؤدي جميعها إلى الانفلات الحراري.
3) فيما يتعلق بانتشار الهروب الحراري في نظام البطارية، فإن الظروف البيئية، وطريقة التشغيل وحالة التحميل، وطريقة توصيل حزمة البطارية، وطريقة الإدارة الحرارية للبطارية، وموقع البطارية التي تبدأ الهروب الحراري داخل نظام بطارية الطاقة تؤثر بشكل مباشر على عملية انتشار الهروب الحراري.
ونظرًا لهذه الخصائص، تعد إدارة السلامة الحرارية للبطارية ذات أهمية خاصة، خاصة لتحسين السلامة العامة للسيارات الكهربائية. يهدف تصميم نظام إدارة السلامة الحرارية للبطارية عمومًا إلى توفير إنذار مبكر قبل الهروب الحراري، وتأخير انتشاره وانتشاره أثناء الهروب الحراري، وتقليل الخسائر بعد الهروب الحراري. يتضمن ذلك تطوير إستراتيجيات الحماية والتحكم الآمنة، وتصميم-مواد بطارية ذات طاقة عالية الأمان، وهياكل داخلية، وطرق التعبئة، وهياكل صناديق البطاريات لاكتشاف المخاطر الحرارية المحتملة بسرعة ومنع انتشارها أو تأخيره بشكل فعال.
