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  當鋰離子電池或電池內的一個小區域達到材料開始發生分解反應的臨界溫度時,就會發生熱失控。然後這些反應會產生大量的額外熱量。分解反應與溫度有關,隨著溫度的升高呈指數增加。一旦分解開始,連鎖反應會導致電池非常迅速地釋放能量,從而產生爆炸性後果。而在電池研發或生產的時候,可以使用電池熱失控試驗機來測試電池出現熱失控的原因,進一步減輕電池熱失控發生的可能性。

  最初的熱失控可能是由機械或熱故障、過度充電或過度放電或內部短路引起的。

  1、防止電池間傳播

  可能無法完全消除電池內熱失控的可能性。雖然良好的熱管理、結構設計和電池管理可以降低風險,但始終存在缺陷或異物導致內部短路的可能性。也許最重要的緩解措施是確保熱失控事件不會導致電池模塊或電池組中的電池間傳播。儘管還沒有標準化的方法來防止電池間的傳播,但重要的考慮因素包括電池間距、間隙絕緣、散熱器、外殼厚度和通風功能。

  2、熱管理

  電池模塊或電池組中的熱管理系統應在正常運行條件下為電池保持健康的運行溫度,以防止退化和熱失控。熱管理系統在管理潛在的熱失控事件方面發揮著至關重要的作用,如果它們發生在單個電池中,確保它們不會在電池外部產生嚴重後果並防止電池到電池的傳播。最安全的方法是假設熱失控將在某個時間點發生在其中一個單元中,然後確保產生的熱量可以流向某個地方,而不會導致相鄰單元中的失控。這種方法可以被認為是熱失控管理的黃金標準。

  3、電池管理

  良好的電池管理應防止過度充電和過度放電等電化學濫用,降低熱失控的風險並保持電池狀態。除了電池組級電池管理系統之外,單個電池還可以配備簡單的雙金屬開關,當電池內達到臨界溫度時,這些開關會提供開路狀態。當電池帽變形時,這些電流中斷裝置 (CID) 也可能由壓力觸發。CID 通常是一次性設備,一旦觸發就會使單元格無用。CID 的另一個問題是觸發器會引起電弧,通過點燃從過熱的電解質中釋放的碳氫化合物蒸氣,可能會引發熱失控。可以類似地使用正溫度係數熱敏電阻(PTC),當達到指定溫度時,電阻會突然增加。大多數圓柱形電池都有 PTC 熱敏電阻。這些設備的一個問題是它們位於電池蓋中,而引發熱失控的熱點可能在電池結構內更深。熱熔斷器是另一種類似的裝置。

  電池熱失控試驗機可以幫助研究人員在進行電池研發的時候及時發現引發熱失控的原因。

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