Debate sobre los peligros ocultos y las estrategias de mejora de la seguridad de las baterías de los VE

Análisis de los peligros ocultos de la seguridad de las baterías ev

El desbordamiento térmico provocado por el sobrecalentamiento de la batería es la principal causa de incendio de la batería de iones de litio, que suele producirse durante la carga y descarga de la batería. Dado que la propia batería de iones de litio tiene una cierta resistencia interna, también generará una cierta cantidad de calor cuando la salida de energía eléctrica garantice el suministro de energía del vehículo eléctrico. Este calor continuo hará que aumente la temperatura de la propia batería de iones de litio, lo que provocará problemas de seguridad en las baterías de los vehículos eléctricos.

Una batería de iones de litio es un conjunto compuesto por múltiples celdas individuales. Las baterías de iones de litio más comunes son batería ternaria de litio y batería de litio hierro fosfato. Cuando la temperatura de la batería está en un estado de calentamiento continuo, una gran cantidad de energía térmica generada durante el proceso de suministro de energía se acumula en la estrecha caja de la batería.

Si se superan la temperatura normal de funcionamiento y el límite de tolerancia, la vida útil de la batería de iones de litio se verá seriamente dañada, lo que provocará problemas de seguridad en la batería del VE e incluso hará que el desbordamiento térmico de la batería de iones de litio provoque un incendio o una explosión.

Causas del desbordamiento térmico de las baterías de los vehículos eléctricos

Las causas del desbordamiento térmico de las baterías de los vehículos eléctricos son la colisión, el uso inadecuado y la elevada temperatura ambiente externa.

Fuga térmica causada por un choque

Cuando un vehículo eléctrico tiene un accidente de tráfico, habrá diferentes grados de colisión, y fuertes factores externos también actuarán sobre la batería de iones de litio al mismo tiempo, causando que la caja de la batería de iones de litio se deforme y se dañe, y que los accesorios de la propia batería se desplacen o se dañen. El separador de la batería se rompió, provocando un cortocircuito interno y la salida de electrolito inflamable.

De todos los daños por impacto en el rendimiento de la batería, el más grave es el daño por punción. Las lesiones por punción graves se introducirán directamente en el cuerpo de la batería, provocando un cortocircuito directo entre el cátodo y el ánodo de la batería y agravando la concentración de calor para generar una explosión, provocando un calor fuera de control y dañando gravemente la seguridad de la batería del VE.

Desbordamiento térmico causado por un uso inadecuado

El uso inadecuado es también la causa principal del desbordamiento térmico de las baterías de iones de litio, que se refleja específicamente en varias razones principales, como la sobrecarga, la sobredescarga y el cortocircuito externo.

En comparación con el cortocircuito externo y la sobrecarga, la sobredescarga es relativamente menos perjudicial para la seguridad de las baterías de los VE. El crecimiento de dendritas de cobre durante la descarga reducirá la seguridad de la batería del VE y aumentará indirectamente la probabilidad de embalamiento térmico.

Cuando se produce un cortocircuito externo, el calor de la batería no se puede disipar eficazmente, y la temperatura de la batería aumentará y provocará un desbordamiento térmico.

La sobrecarga es la más perjudicial para las baterías de iones de litio, y es también la causa principal del desbordamiento térmico de la batería. En ese momento, el material activo de la celda de la batería entra en contacto con el aire y reacciona violentamente, liberando una gran cantidad de calor, lo que hace que la batería arda y se incendie.

Fuga térmica causada por una temperatura ambiente externa elevada

Una temperatura ambiente externa excesiva es también una de las causas de los accidentes por fuga térmica en las baterías de iones de litio.

Cuando el entorno externo es demasiado elevado, la disipación de calor de los propios iones de litio se intensifica y no puede dispersarse eficazmente, y la acumulación de presión térmica interna y externa provoca daños en el sistema de control de temperatura de los iones de litio, que no puede lograr el efecto de protección adecuado. Como resultado, un cortocircuito provoca un desbordamiento térmico y reduce la seguridad de la batería del VE.

Hay muchas razones para el sobrecalentamiento del entorno externo, como el fallo del sistema de aire acondicionado del vehículo eléctrico, el fallo del sistema de gestión térmica y la extrusión y el daño de la estructura interna de la batería de iones de litio causados por colisiones externas. Estos factores pueden provocar un sobrecalentamiento de la temperatura del entorno externo.

Estrategias para mejorar la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos

La mejora de la seguridad de las baterías de los VE incluye tres aspectos: la producción, los materiales y la gestión de las baterías. La producción de baterías consiste principalmente en garantizar la consistencia de la batería. Los materiales incluyen electrodos positivos y negativos, electrolito y diafragma. El sistema de gestión de la seguridad de la batería incluye la supervisión de datos dentro y fuera de la batería.

Requisitos de coherencia

El rendimiento global de una batería de tracción para vehículos eléctricos depende de la célula individual de peor rendimiento del paquete de baterías. Por lo tanto, el rendimiento constante de cada una de las baterías puede garantizar al máximo el mejor rendimiento de la batería de tracción. La consistencia de las baterías de tracción incluye la consistencia de la capacidad, la consistencia de la resistencia interna y la consistencia del voltaje.

Si la capacidad inicial de una sola batería es grande o pequeña, es fácil que se sobrecargue durante la carga o que se sobredescargue primero durante la descarga, lo que provocaría un embalamiento térmico. Del mismo modo, la consistencia de la resistencia interna y el voltaje tienen un gran impacto en la seguridad de las baterías de los VE.

Rendimiento del material de la batería

Desde el punto de vista de la seguridad de las baterías eléctricas, el rendimiento de los materiales de las baterías se refiere principalmente a la conductividad eléctrica, la conductividad térmica y la estabilidad térmica de los materiales, entre las cuales la estabilidad térmica es la más destacada. Con el fin de evitar el desbordamiento térmico, los investigadores han utilizado diferentes métodos para mejorar la estabilidad térmica de los materiales, mejorando así la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos.

En el caso del electrolito, la estabilidad térmica puede mejorarse añadiendo aditivos funcionales, sustituyendo los disolventes orgánicos por líquidos iónicos, seleccionando sales de litio con buena estabilidad térmica y utilizando electrolitos poliméricos. La reacción entre el cátodo y el electrolito es la principal causa del desbordamiento térmico. El uso de MgO/Al2O3/ZnO/SiO2/TiO2 para recubrir la superficie del material del cátodo puede mejorar la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos.

La estabilidad estructural de las microesferas de mesocarbono (MCMB) es mejor que la del grafito estratificado. La deformación por contracción térmica del separador a alta temperatura aumentará el tamaño de los microporos, lo que favorece más la migración de los iones de litio y acelera el proceso de desbocamiento térmico.

Puede sustituirse por un separador con mejor estabilidad térmica, o un separador con una pequeña cantidad de nanopolvo de Al2O3 o SiO2 añadida para mejorar la estabilidad térmica del separador.

Sistema de gestión de la seguridad de la batería

El sistema de gestión más importante para las baterías de automoción se llama BMS. Su función es controlar el voltaje, la corriente, la temperatura y la potencia de la batería para evitar que se produzcan sobrecorriente, sobrecarga, sobredescarga y sobretemperatura.

Una vez detectadas estas situaciones que ponen en peligro la seguridad de las baterías de los VE, el proceso de carga mediante cargador de batería se detendrá, o se cortará la alimentación externa de la batería, lo que puede reducir en cierta medida la posibilidad de embalamiento térmico.

Sin embargo, el BMS no puede hacer nada contra el cortocircuito interno de la batería, como el cortocircuito interno causado por dendritas y agujas, y el desbocamiento térmico que se ha producido. Sin embargo, las baterías de iones de litio producirán una cierta cantidad de gas en la fase inicial del desbordamiento térmico, lo que proporciona un método de supervisión eficaz para la alerta temprana del desbordamiento térmico.

Los estudios han demostrado que los gases tienen tiempos de respuesta más cortos con respecto a parámetros como la temperatura, la tensión y la distancia de fuga. Por lo tanto, la vigilancia temprana del desbordamiento térmico de las baterías de iones de litio mediante la producción de gases es una importante medida de alerta temprana para la seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos.

Conclusión

La batería de litio de los vehículos eléctricos es la principal fuente de energía de los vehículos de nueva energía. La seguridad de las baterías de los vehículos eléctricos y su rendimiento estable y fiable son requisitos importantes para garantizar y acelerar el desarrollo de la industria de los vehículos de nueva energía, y también es una forma importante de hacer realidad la construcción de una sociedad que ahorre recursos.

Por lo tanto, el 10 principales empresas de baterías eléctricas debe seguir mejorando y perfeccionándose en todos los aspectos, mejorar eficazmente las prestaciones de prevención y control de la seguridad de las baterías de litio para vehículos eléctricos, y promover mejor el progreso y el desarrollo de la industria de los vehículos de nueva energía.