Kaj je toplotna zaščita?
Toplotna zaščita je način, kako se litij{0}}ionska celica zaščiti pred požarom. Vsak 18650, ki ste ga kdaj uporabili, ima več varnostnih naprav, natlačenih v ta mali zgornji pokrov-PTC, CID, odzračevalni disk, dela. Tam so, ker litij-ionska kemija shrani ogromno energije v majhen prostor in ta energija bo našla pot ven, če bo šlo kaj narobe znotraj.
V tej panogi sem že dovolj dolgo, da se spomnim, ko "termični beg" ni bil domač izraz. Leta 2006 je sledil odpoklic prenosnika Dell. Sony je umaknil na milijone celic. Nenadoma so vsi želeli vedeti, kaj se zgodi, ko litij-ionska celica odpove, in kar je še pomembneje, kako to ustaviti.
Toplotni beg proti pregrevanju
Ljudje to ves čas mešajo. Do pregrevanja pride, ko se celica segreje zaradi zunanjih vzrokov-pustili ste jo v vročem avtu, polnilnik ne deluje pravilno, kar koli. Odstranite vir toplote in celica se ohladi. Problem rešen.
Thermal runaway je povsem drugačna zver. V celici se nekaj pokvari-morda se ločilo predre, morda proizvodna napaka povzroči mehak kratek stik-in celica začne proizvajati lastno toploto. Ta toplota pospeši kemično razgradnjo, kar ustvari več toplote, kar še pospeši razgradnjo. To je povratna zanka. Ko opazite, je že prepozno, da bi se ustavili.
Celica na koncu oddaja vroč plin in plamen, včasih močno. V baterijskem paketu lahko ena celica, ki začne bežati, skuha svoje sosede in sproži verižno reakcijo. Zato obstaja toplotna zaščita.
Zaščitni sklad
Odprite cilindrično celico in poglejte zgornji pokrov. Tam boste našli zloženih več naprav, od katerih je vsaka zasnovana za odkrivanje težav na različnih stopnjah.
PTC
Naprava PTC (pozitivni temperaturni koeficient) je vaša prva linija. To je v bistvu polimerna rezina, napolnjena s prevodnimi delci. Normalne temperature, nizek upor, tok dobro teče. Če ga dvignete nad 80 stopinj ali tako, polimer nabrekne, delci se ločijo, upor gre skozi streho. Trenutni pade skoraj na nič.
Pri PTC-jih mi je všeč, da se ponastavijo. Ohladite celico in spet deluje. Dobro za lovljenje zunanjih kratkih hlač, ki se hitro očistijo.
Kar mi ni všeč, je, kako se obnašajo v serijskih nizih. Tega smo se naučili na težji način med testiranjem paketov pred nekaj leti. PTC ene celice se je sprožil, toda z 48-voltnim nizom za seboj je napetost le prešla. Zaščita, ki odlično deluje na ravni celice, ni vedno prilagojena ravni paketa.
Izklop separatorja
Separator je tista tanka membrana, ki drži vaše elektrode narazen, hkrati pa prepušča litijeve ione. V izklopnem separatorju se material zmehča okoli 130 stopinj in pore se zaprejo. Brez transporta ionov, brez elektrokemične reakcije, brez toka.
Večslojni dizajni-notranja plast PE, zunanja plast PP-vam dajejo dodatno rezervo. PE zapre ionski tok, medtem ko PP ohranja vse mehansko ločeno nekoliko dlje. Kupil nam je morda 10-15 dodatnih sekund pri testiranju zlorabe, preden so se razvile notranje kratke hlače.
Zapomnite si eno stvar: ločila se ne vrnejo. Če se celica dovolj segreje, da sproži zaustavitev, je ta celica končana. Zamenjaj ga.
CID
Naprava za prekinitev toka se odziva na tlak, ne na temperaturo. Ko se stvari v notranjosti začnejo razkrajati, proizvajajo plin. CID sta dva tanka diska,-zvarjena skupaj, ki se razmakneta, ko notranji tlak postane dovolj visok-nekje okoli 1 MPa, odvisno od zasnove.
To je trajna prekinitev povezave. Ko celica ustvari toliko plina, je že poškodovana in neuporabna. Hočeš, da izstopi iz tokokroga.
zračnik
Zadnja možnost. Če tlak po aktivaciji CID še naprej narašča, prezračevalni disk poči in omogoči uhajanje plinov. Stvar, ki prihaja ven, je vnetljiva in strupena, vendar nadzorovano odzračevanje premaga nenadzorovano razpoko. Vsi smo videli videoposnetke celic, ki pokajo kot petarde-to se zgodi brez ustreznega prezračevanja.
Plast BMS
Zaščita na-celični ravni obravnava hitre okvare. Sistem za upravljanje baterije skrbi za vse ostalo-nadzor temperature ohišja, dušenje stopnje polnjenja, ko se stvari segrejejo, odklop kontaktorjev, če gredo odčitki senzorjev izven obsega.
Oba sistema se dopolnjujeta. BMS ujame počasi-nastajajoče težave, ki jih lahko dobro upravljanje toplote prepreči. Naprave na-celični ravni ujamejo hitre notranje okvare, ki jih površinski senzorji ne morejo pravočasno zaznati.
Kemija naredi razliko
Niso vsi litij{0}}ioni enaki, ko gre za toplotno stabilnost. Vaše kemije-na osnovi kobalta-LCO, NMC-imajo veliko energijsko gostoto, vendar so toplotno občutljive. Kobalt-kisikova vez pri povišanih temperaturah razpade in sprosti kisik, ki napaja reakcijo.
LFP je bolj prizanesljiv. Struktura železovega-fosfata bolje drži skupaj pod toplotno obremenitvijo. Med običajnim delovanjem in nevarnim območjem imate več prostora za glavo. Iste zaščitne naprave, vendar ne delujejo tako blizu roba.
To je velik del razloga, zakaj je LFP prevzel ravnanje z materialom. Viličarji živijo težko življenje-hitro polnjenje, temperaturna nihanja, občasne zlorabe. Želite kemijo, ki jo lahko prenese. Vsi paketi Polinovel so izdelani s celicami LFP točno iz tega razloga.
