تحليل تطور تكنولوجيا السلامة الحرارية لبطارية الطاقة ومسار حماية مستوى النظام-.

مع استمرار تعميم مركبات الطاقة الجديدة، أصبحت سلامة أنظمة بطاريات الطاقة قضية أساسية في التطور التكنولوجي لهذه الصناعة. لقد أدى الهروب الحراري، باعتباره مصدرًا رئيسيًا لخطر فشل البطارية، إلى تقييد حدود السلامة للمركبة بأكملها منذ فترة طويلة نظرًا لتأثير الانتشار الشبيه بالسلسلة-.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

في الوقت الحالي، تركز الصناعة بشكل عام على كيفية تحقيق عزل فشل الخلايا والحفاظ على وظيفة النظام في ظل ظروف التشغيل القاسية، وبالتالي تقليل نطاق تأثير الحوادث وتوسيع نافذة وقت الاستجابة الفعالة. في سيناريوهات التطبيق المختلفة، مثل أنظمة البطاريات الأساسية مثل LiSoCl2 Battery Case وMnO2 Battery Case، وهياكل التعبئة والتغليف ذات الكثافة العالية-الطاقة- مثل Polymer Lithium Battery Case، يتم وضع متطلبات أعلى على السلامة الحرارية.

 

على مستوى نظام الطاقة، تحتوي حزم بطاريات أيون الليثيوم وحزم بطاريات أيون الليثيوم-، باعتبارها وحدات تخزين الطاقة الرئيسية، على خلايا داخلية كثيفة. بمجرد حدوث الانفلات الحراري، تنتشر الحرارة والغاز بسرعة كبيرة. لتقليل المخاطر، تقدم الصناعة تدريجيًا أساليب منع الانتشار الحراري على مستوى النظام -وتعزز تصميم الاستقرار الحراري في أنظمة LiFePO4 Battery Pack وLiFePO4 Battery Pack. وفي الوقت نفسه، ساهمت هياكل التغليف المختلفة، مثل غلاف الألمنيوم المنشوري وأغلفة خلايا البطارية المنشورية المخصصة، في تحسين قدرات العزل الحراري من خلال التحسين الهيكلي.

 

من منظور تطبيقات المركبات، تغطي أنظمة البطاريات الآن سيناريوهات مختلفة، بما في ذلك مركبات التنقل خفيفة الوزن مثل حزم بطاريات الليثيوم-أيون الكهربائية للدراجات الكهربائية وحزم بطاريات الليثيوم-أيون الكهربائية للدراجة الكهربائية، وتوسعت لتشمل الحلول الهندسية مثل علبة الألومنيوم لحزم بطاريات الدراجة الكهربائية وحافظة الألومنيوم لحزم بطاريات الليثيوم-الدراجة الكهربائية. في مجال كثافة الطاقة العالية، أصبحت العلبة المصنوعة من الألومنيوم لحزم بطاريات الليثيوم EV والعلبة المصنوعة من الألومنيوم لبطاريات السيارات تدريجيًا هي الاختيارات الهيكلية السائدة لتلبية معايير السلامة العالية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

يكمن جوهر الحماية من الانفلات الحراري في منع -آلية الاقتران والانتشار متعددة المسارات للحرارة والكهرباء والغاز.

 

تستخدم حزم البطاريات عادةً تصميمًا تعاونيًا للحافلات ذات الجهد العالي-والمكونات الهيكلية لضمان بقاء الحلقة الحالية قابلة للتحكم في ظل الظروف القاسية. على سبيل المثال، تحتوي العلبة المصنوعة من الألومنيوم لحزمة بطارية LiFePO4 للسيارة والعلبة المصنوعة من الألومنيوم لحزمة بطارية LiFePO4 للحافلات الكهربائية على عزل كهربائي معزز وقدرات الحاجز الحراري في بنية النظام الخاصة بهما لمواجهة تحديات السلامة في بيئات التشغيل -عالية الطاقة. وفي الوقت نفسه، في مجال نظام تخزين الطاقة، تعتمد علبة الألومنيوم لحزمة بطاريات الليثيوم Powerwall أيضًا بشكل متزايد على هياكل حماية متعددة -لتحسين استقرار النظام.

 

فيما يتعلق بالمواد والتصميم الهيكلي، تستخدم الصناعة بشكل عام العزل الحراري المركب والمواد المقاومة للحرارة العالية-للتعامل مع تأثير الطاقة العالي-الذي يتم إطلاقه بشكل فوري أثناء الهروب الحراري لخلية البطارية. بالنسبة لأنظمة العبوات الناعمة{3}}، تعمل العلبة المصنوعة من الألومنيوم لحزمة بطارية LiFePO4 القابلة لإعادة الشحن على تقليل تركيز الضغط الميكانيكي من خلال تصميم المخزن المؤقت الهيكلي، بينما في وحدات تخزين الطاقة القياسية، تعمل العلبة المصنوعة من الألومنيوم لحزمة بطاريات LiFePO4 بقدرة 12 فولت وغطاء الألومنيوم من النوع الخلوي الأساسي على تحسين اتساق النظام وتكرار السلامة من خلال هيكل معياري.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

من منظور تطور آلية السلامة، تتطور أنظمة البطاريات من "الحماية السلبية" إلى "العزل النشط + مصدر الطاقة المستمر". في هذه العملية، أصبحت مثبطات لهب المواد، ومقاومة الضغط الهيكلي، والتحكم في مسار الانتشار الحراري من مؤشرات التصميم الرئيسية. سواء بالنسبة لتطبيقات الطاقة- ذات المعدل العالي أو أنظمة تخزين الطاقة، يعد الحفاظ على استقرار الدوائر الكهربائية الأساسية أمرًا بالغ الأهمية لمنع حدوث أعطال على مستوى النظام-أثناء الأحداث الحرارية الشديدة.

 

بشكل عام، تتحول تقنية سلامة بطاريات الطاقة من الحماية بنقطة واحدة-إلى التصميم التعاوني على مستوى النظام-. ومن خلال التحسين الهيكلي، وتحديث المواد، وإعادة تشكيل المسار الكهربائي، يتم تحقيق التحكم الفعال في انتشار الانفلات الحراري. في المستقبل، مع الترقيات المستمرة للمعايير، سيتمعلبة ألومنيوم لحزمة بطارية ليثيوم EVسوف تتحسن بشكل أكبر في السلامة والموثوقية والتشغيل المستمر، وتغطي المزيد من سيناريوهات التطبيق والأشكال الهيكلية.