了解热失控 - 设计更安全的电池的解决方案

发表 Casey Cephas|11/2/21 9:30 AM

根据经典电视节目杰森,我们距离驾驶飞行汽车只有四十年的路程。尽管这可能是科幻小说,但电子车辆(EV)的时代更加现实。从2019年到2020年,全球电动汽车市场增长了43%,并在此过程中达到了1000万股里程碑。考虑到这种增长发生在19日期期间的大流行期间,可以肯定地说,现在的未来是电动汽车。

电池技术的进步是增长和主流消费者采用电动汽车的主要驱动力。当今的电池(以及车辆)提供更高的容量,延长的驾驶范围,改进的电动机性能和更快的充电速度。但是,对高​​功率电池的一个缺点,可以提出设计挑战甚至潜在的安全危害 - 是热失控。

什么是热失控?

热失控(或简称TR)是一种可能影响可充电储能系统的现象,包括锂离子(Li-ion)电池和阀调节酸(VRLA)电池。当温度在一个电池单元内迅速上升时,就会发生危险条件。多余的热量与对充电电流的内部电阻较低相结合,使温度能够迅速升高并影响其他细胞。这种图案将重复进行,直到卸下电池或故障为止 - 因此,热失控的“失控”。

几个因素可以影响热失控,包括:

  • 高环境温度
  • 电池的年龄
  • 过多的浮子充电电压
  • 过度充电

热失控的风险

一旦热失控的过程开始,这种情况就不太可能自行停止。如果温度升高并且无法有效消除,则不可避免的结果将是电池过热。热量会对电池及其车厢造成重大损坏。在某些情况下,电池可能会泄漏有毒的化学物质或气体。

除了电池损坏之外,热失控还对产品的使用者和周围环境构成了严重的风险,包括突然的系统故障和危险事件,例如火灾或爆炸。尽管传统燃烧车也可以遇到这些危险情况,但电动汽车的火灾可能更为极端。作为一项较新的技术,电动汽车的问题也倾向于吸引更多的媒体关注,并可能损害公司的声誉。

解决并防止热失控

基于与热失控相关的危险和成本,毫不奇怪的是,预防已成为电动汽车制造商和监管机构的重中之重。最小化TR可能性的一种方法是预防性维护,包括调整充电电压,确保电池周围的适当环境空气温度以及在可能发生故障之前更换旧电池。

这种维护方法有两种主要缺点。首先,它需要一位经验丰富的技术人员,他拥有适当的培训和设备来使用这些高级电池。其次,它不能满足现实世界中的需求,例如使加快电动汽车采用的费用更快。

值得庆幸的是,可以将有效的热管理解决方案纳入电池系统的设计中。可以在两个组件之间插入热界面材料以增强热耦合。这些材料适合延迟热失控的发作,并提供特征,例如高温耐药性,薄和轻巧的形式和灵活性。

例如,有专门为电动汽车电池内的热失控和火灾传播保护设计的导电磁带和垫子。这些材料旨在维持最佳条件并减慢热失控。此外,它们已经用高温火焰进行了测试,并暴露于EV电池中热跑道期间通常存在的金属颗粒。

除热管理外,还可以设计其他解决方案来提高电池的安全性和可靠性,包括:

  • EMI屏蔽
  • 抗传播
  • 密封和垫圈
  • 空间和压缩垫
  • 介电屏障和绝缘体

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话题:电子材料,,,,自定义转换

写的Casey Cephas

Casey是Tapecon Inc.的营销协调员。hth体育官方下载

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