Проблема безпеки енергетичних батарей підсумовується як «тепловий втечу», тобто після досягнення певної температури вона стає неконтрольованою, температура піднімається лінійно, а потім горить і вибухає. Перегрів, перезарядка, внутрішнє коротке замикання, зіткнення і т.д. є декількома ключовими факторами, які викликають тепловий втечу силових батарей.
(1) Перегрів запускає тепловий втечу
Причина перегріву силової батареї походить від необґрунтованого вибору батареї і теплової конструкції, або підвищення температури акумулятора, викликаного зовнішнім коротким замиканням, розпушуванням роз'єму кабелю і т.д., що слід вирішити з двох аспектів конструкції батареї і управління акумулятором.
З точки зору конструкції акумуляторного матеріалу, матеріали можуть бути розроблені для запобігання теплового втечі і блокування реакції теплового втечі; з точки зору управління акумулятором, можна передбачити різні температурні діапазони для визначення різних рівнів безпеки, щоб виконувати ієрархічні тривоги.
(2) Overcharge запускає тепловий втечу
Цьогорічний інцидент з пожежею в електробусі стався через "тепловий втечу, спровокований перенавантаженими". Зокрема, сама система управління акумулятором не вистачало функції безпеки ланцюга перезарядки, що призвело до того, що БМС акумулятора вийшла з-під контролю, але все ще заряджається.
Для даного виду перезарядки рішення полягає в тому, щоб спочатку знайти несправність зарядного пристрою, яку можна вирішити за допомогою повної надмірності зарядного пристрою; по-друге, управління акумулятором нерозумно, наприклад, напруга кожної батареї не контролюється.
Варто відзначити, що в міру старіння батареї консистенція між батареями буде погіршуватися і гірше, а перезарядка, швидше за все, відбудеться в цей час. Це вимагає балансування всього акумуляторного блока для підтримки узгодженості акумуляторної батареї.
Наприклад, підключений до серії акумуляторний блок, який приймає найпоширеніший комбінований метод акумуляторної батареї «спочатку паралельно, а потім по ряду», після вирішення проблеми консистенції мономера, найкраще мати таку ж ємність, як і мономер найменшої ємності. При такій консистенції ємність зросла, і при цьому вона може запобігти перезарядці.
Для того щоб досягти послідовності, повинен бути спосіб оцінити ємність кожної клітини. Уян Мінггао припустив, що стан всієї акумуляторної батареї можна оцінити, виходячи з схожості кривих зарядки.
Іншими словами, поки відома крива зарядки однієї з одиночних комірок, інші криві повинні бути схожі на неї. Після зміни кривої вони можуть приблизно збігатися, і ці відмінності в процесі зміни кривої легко обчислити. За одним мономером можна обчислити інші мономери. При такому способі може проводитися вищезгаданий баланс консистенції. Звичайно, цей алгоритм займає надто багато часу і його потрібно спростити.
(3) Внутрішнє коротке замикання запускає тепловий втечу
Пасажирський літак Boeing 787 загорівся через вибух батареї. При пошуку причини аварії було встановлено, що на електроді і діафрагмі були металеві предмети, що спричинило внутрішнє коротке замикання. Хоча фахівці не можуть на 100% підтвердити, що тепловий втеча спрацьовує через внутрішнє коротке замикання, це найбільш ймовірна причина, оскільки іншої причини немає, а внутрішнє коротке замикання не може «з'явитися».
Виробництво акумуляторів домішок, металевих частинок, розширення і скорочення заряду і розряду, еволюція літію і т.д. може викликати внутрішнє коротке замикання. Таке внутрішнє коротке замикання відбувається повільно, дуже довго, і невідомо, коли воно буде термічно вийти з-під контролю. Якщо тест проводиться, перевірка не може повторитися. В даний час фахівці по всьому світу не знайшли процес, який може повторити внутрішнє коротке замикання, викликане дотепами, і всі вони знаходяться на стадії вивчення.
Щоб вирішити проблему внутрішнього короткого замикання, необхідно спочатку знайти виробника акумуляторів з хорошою якістю продукту, вибрати ємність акумулятора і батареї; по-друге, зробіть прогноз безпеки внутрішнього короткого замикання, і знайдіть мономер з внутрішнім коротким замиканням до того, як відбудеться тепловий втеча.
Це означає, що необхідно знайти характерні параметри мономера, а консистенцію можна почати в першу чергу. Акумулятор непослідовний, а внутрішній опір також непослідовний. До тих пір, поки ви знайдете мономер з варіацією посередині, ви можете відрізнити його.
Зокрема, еквівалентне замикання нормальної батареї і еквівалентне замикання мікро-короткого замикання, форма рівняння фактично однакова, за винятком того, що змінилися параметри нормальної клітини і клітини з мікро-коротким замиканням. Ви можете вивчити ці параметри і побачити деякі їх характеристики при внутрішніх змінах короткого замикання.
Однією з характеристик є потенційна відмінність внутрішнього мономера короткого замикання, порівнюючи його внутрішній опір з іншими мономерами. Уян Мінггао запропонував, щоб R&D-персонал повинен використовувати моделі для ідентифікації мономерів. Після вимірювання напруги і струму кожної клітини, використовуючи ці дані і поєднуючи модель, можна оцінити внутрішній опір кожної клітини. Після того, як всі параметри мономера оцінюються, відповідно до змін параметрів, можна судити, чи істотно змінилася консистенція.
4) Механічний спусковий гачок теплового втечі
Зіткнення є типовим механічним тригером для теплового втечі. Причиною цього є неодноразові пожежні аварії Tesla. Уян Мінггао повідомив, що Університет Цінгхуа і MIT працювали разом, щоб проаналізувати зіткнення Tesla в США. Якщо в лабораторії проводиться імітація зіткнення, то найближче - голковколювання.
Спосіб вирішення теплового втечі, спровокований зіткненням, полягає в тому, щоб зробити хорошу роботу з безпеки захисної конструкції батареї. Це вимагає від R&D персоналу спочатку зрозуміти процес теплового втечі.
Взагалі кажучи, після того, як відбудеться тепловий втечу, він буде поширюватися вниз. Наприклад, після того, як тепло вийде з-під контролю в першому кварталі, відбудеться тепловіддача і почне поширюватися, і тоді вся група буде слідувати одна за одною, як петарди. Для такого виду поширення може бути створена модель, що включає проміжну швидкість підвищення температури, теплову генерацію хімічної енергії та електричної енергії, конвекцію теплообміну. Вся термоелектрична з'єднувальна модель може бути використана для відповідного кількісного аналізу з калорійтером.
За допомогою моделі розповсюдження R&D персонал може проектувати, як блокувати і пригнічувати, що вимагає теплоізоляції. Однак додати теплоізоляційний шар не просто. З одного боку, обсяг потовщується, а з іншого - теплоізоляційний шар і охолодження суперечливі. Це все питання, які потрібно вирішити.
Якщо коротко, то з точки зору розширення і придушення теплового втечі, R&D персонал повинен починатися з двох аспектів: проектування захисту безпеки і управління акумуляторами.