Processus et mesures préventives de l'emballement thermique des batteries

Le problème de l'emballement thermique des batteries doit être pris au sérieux. Bien que la batterie elle-même dégage constamment de la chaleur et ait du mal à la dissiper, l'emballement thermique peut être évité grâce à des mesures appropriées et à un entretien minutieux.

Processus d'emballement thermique de la batterie

L'emballement thermique d'une batterie est dû au fait que le taux de production de chaleur de la batterie est beaucoup plus élevé que le taux de dissipation de la chaleur, et qu'une grande quantité de chaleur s'accumule et n'est pas dissipée à temps. Essentiellement, l'emballement thermique est un processus de boucle de rétroaction à énergie positive : l'augmentation de la température entraîne le réchauffement du système, qui à son tour augmente la température du système. Sans procéder à une division stricte, l'emballement thermique d'une batterie peut être divisé en trois étapes :

● Phase d'emballement thermique à l'intérieur de la batterie

En raison d'un court-circuit interne, d'un échauffement externe ou d'un auto-échauffement de la batterie elle-même pendant le chargement et le déchargement d'un courant élevé, la température interne de la batterie augmente jusqu'à environ 90°C à 100°C, et le sel de lithium LiPF6 commence à se décomposer. L'activité chimique de l'anode en carbone à l'état chargé est très élevée, proche du lithium métallique, et le film SEI à la surface se décompose à haute température, et les ions lithium intégrés dans le graphite réagissent avec l'électrolyte et le liant, poussant encore la température de la batterie à 150 °C.

À cette température, une nouvelle réaction exothermique violente se produit, par exemple, une grande quantité d'électrolyte est décomposée pour générer du PF5, et le PF5 catalyse ensuite la réaction de décomposition des solvants organiques.

● Batterie stade gonflé

Lorsque la température de la batterie dépasse 200°C, le matériau de la cathode se décompose, libérant une grande quantité de chaleur et de gaz, et la température continue d'augmenter. Cela provoque batterie gonflée. A 250-350°C, l'anode intercalaire de lithium commence à réagir avec l'électrolyte.

● Emballement thermique de la batterie, stade de l'explosion

Au cours du processus de réaction, le matériau cathodique chargé commence à subir une violente réaction de décomposition, et l'électrolyte subit une violente réaction d'oxydation, libérant une grande quantité de chaleur, générant une température élevée et une grande quantité de gaz, et la batterie brûlera et explosera.

Paramètres caractéristiques de l'emballement thermique des batteries et alerte précoce

En ce qui concerne l'alerte précoce de l'emballement thermique de la batterie, il s'agit principalement de surveiller et d'avertir la batterie de l'état critique de l'emballement thermique de la batterie. En surveillant un ou plusieurs paramètres et gaz caractéristiques, l'emballement thermique de la batterie peut être prévenu efficacement, afin d'éviter les pertes économiques importantes causées par l'emballement thermique.

Température

Le système d'alerte précoce de la batterie utilise des détecteurs de température pour surveiller la température. Lorsque la température dépasse la température critique, un message d'alerte précoce est émis. Pour la loi de production de chaleur de Batteries 18650 à différents grossissements, un schéma d'alerte précoce à trois niveaux a été déterminé, avec 50 °C comme température d'alerte précoce de premier niveau, 70 °C comme température d'alerte précoce de deuxième niveau et 80 °C comme température d'alerte précoce de troisième niveau.

Résistance interne

Habituellement, la batterie se trouve dans la plage de température de fonctionnement normale, et la résistance interne de la batterie diminue à mesure que la température augmente, mais lorsque la batterie dépasse la plage de fonctionnement normale ou qu'un emballement thermique de la batterie se produit, la résistance interne de la batterie augmente de manière significative.

Si l'on considère que le changement soudain de la résistance interne de la batterie n'est pas nécessairement dû à l'emballement thermique de la batterie, et que la batterie est soumise à des perturbations externes entraînant un mauvais contact, la résistance interne changera également.

Tension

Le processus de chute de tension est différent selon les méthodes de déclenchement. Mais en fait, le changement de tension de la batterie est très complexe et la régularité est faible, et lorsque la tension chute brusquement, la batterie tombe généralement en panne, et l'emballement thermique s'est produit à ce moment-là. Outre l'emballement thermique de la batterie, il arrive que la batterie ait un mauvais contact, ce qui entraîne également une variation soudaine de la tension de la batterie.

Gaz et fumées caractéristiques

La batterie produit du CO, H2, HF, divers hydrocarbures, etc. pendant le processus d'emballement thermique. L'apparition de ces gaz caractéristiques entraîne une augmentation rapide de leur concentration dans le milieu environnant. L'utilisation de capteurs correspondants pour surveiller ces gaz et la fumée est également une méthode de surveillance importante pour l'emballement thermique des batteries.

Causes de l'emballement thermique de la batterie de l'ASI

L'emballement thermique des batteries d'onduleurs a de nombreuses causes. Une tension de charge élevée et une évolution importante des gaz provoquent un emballement thermique de la batterie. Si une batterie unicellulaire de l'ensemble de batteries souffre d'un grave emballement thermique, mais que la valeur de la tension constante de charge reste inchangée, la tension de charge des autres batteries unicellulaires sera également relativement élevée, ce qui entraînera des problèmes d'emballement thermique. L'analyse spécifique est la suivante :

● Difficulté de dissipation de la chaleur en raison de l'assemblage compact

Dans le cas des batteries compactes, l'électrolyte est stocké dans des séparateurs poreux, ce qui rend difficile la dissipation de la chaleur. Contrairement aux batteries plomb-acide ordinaires, elles peuvent remuer l'électrolyte pendant la charge et le dégagement de gaz, ce qui favorise la dissipation de la chaleur. En cas de court-circuit partiel à l'intérieur de la batterie, la température de la batterie augmente encore.

● La température est élevée et le courant du flotteur augmente en été.

Si la tension de flottaison n'est pas abaissée à temps, la température de la batterie augmentera rapidement. La tension de charge est trop élevée et l'évolution du gaz est trop importante, ce qui entraîne une circulation excessive d'oxygène. S'il y a un micro-court-circuit dans l'une des batteries du bloc-batterie, cela équivaut également à une augmentation de la tension de charge.

● La soupape de sécurité n'est pas étanche ou la pression d'ouverture de la soupape est trop faible

Le phénomène d'emballement thermique de la batterie est très typique. La conséquence directe de l'emballement thermique de la batterie est que l'électrolyte interne de la batterie de l'ASI se dessèche, la résistance interne de la batterie de l'ASI est anormale, le boîtier de la batterie se déforme et se dilate, voire se rompt, et une grande quantité de gaz acide est émise.

L'incendie et l'explosion de la batterie sont les risques d'emballement thermique les plus courants dans les systèmes de batteries d'alimentation, et l'impact est encore plus grave. Ils causent non seulement des dommages matériels et environnementaux, mais aussi des blessures corporelles ou des risques de mort.

Comment prévenir l'emballement thermique des batteries et mesures de prévention

Batterie au lithium de l'onduleur L'emballement thermique signifie que lorsque la batterie est chargée à tension constante, le courant de charge et la température de la batterie de l'onduleur ont un effet cumulatif de renforcement et endommagent progressivement la batterie. L'emballement thermique de la batterie entraîne une perte d'eau rapide, l'électrolyte dans le diaphragme s'assèche rapidement et la batterie finit par tomber en panne. Les étapes suivantes permettent de prévenir efficacement l'emballement thermique de la batterie de l'onduleur :

● L'équipement de charge doit être doté d'une fonction de compensation de la température ou d'une limite de courant ;

● Contrôler strictement la qualité de la soupape de sécurité, afin que le gaz à l'intérieur de la batterie puisse être déchargé normalement ;

● La batterie de l'onduleur doit être placée dans un endroit bien ventilé, et la température de la batterie de l'onduleur doit être contrôlée.

Dans l'ensemble, nous pouvons faire ce qui suit pour éviter l'emballement thermique de la batterie :

● Sélection correcte et réglage en temps voulu de la tension du flotteur.

● La réaction de recombinaison de l'oxygène s'effectue sur l'anode, dont la température est donc la plus élevée. De plus, les pôles et les grilles sont en métal, qui sont de bons conducteurs de chaleur. Ils sont nettement plus sensibles à l'augmentation de la température de la batterie que l'enveloppe extérieure. Par conséquent, la température de l'anode doit être surveillée en permanence pendant la charge. En particulier en été ou à midi, il convient d'observer attentivement si la température de la batterie augmente.

● L'équipement de charge doit être doté de fonctions de compensation de la température et de limitation du courant.

● Contrôler strictement la qualité de la soupape de sécurité pour éviter les défaillances et assurer la décharge normale du gaz à l'intérieur de la batterie.