Tolerance při přetížení litně-hořečnatofosfátových baterií v prostředí vysoké teploty

Litně-železofosfátní baterie mají výhody, jako je vysoká energiová hustota, vysoká bezpečnost, odolnost proti vysoké teplotě, nízká cena, mnoho cyklů a dlouhý život, a jsou široce používány v oblastech elektrických vozidel a úložišť energie. Aby byly splněny skutečné požadavky aplikací, je obvykle velké množství jednotlivých buněk spojeno sériově nebo paralelně k vytvoření bateriového balíku. Nicméně tento systém s vysokou energií může způsobit vážnější důsledky, pokud dojde k termálnímu běhu.

Přetížení a přehřátí jsou považovány za jedny z hlavních faktorů, které vedou k termálnímu běhunu baterie, ale obvykle se provádí pouze test jednoho faktoru a kritériem pro úspěch nebo selhání je, zda dojde k požáru nebo výbuchu. V reálném scénáři termálního běhunu baterie může být proces na počátku vyvolán jediným faktorem, ale jak se rozvíjí proces termálního běhunu, postupně přeroste v situaci, kdy jsou vzájemně propojeny a ovlivňovány více faktory, což způsobuje vážnější následky termálního běhunu. Je praktické studovat spojovací efekt litně-hořeckých iontových baterií za různých podmínek zneužití. Přetížení je považováno za důležitou příčinu požárů baterií. Raný standard přetížení spotřebitelských baterií byl 3C/4,8V. Protože spotřebitelské baterie jsou obvykle používány samostatně a s pokrokem technologie baterií bylo termální přepadení způsobené přetížením významně sníženo, aktuální normy významně uvolnily parametry pro přetížení. Testy přehřátí obvykle simulují tavení dielektriku nebo rozklad pevné elektrolytické interfacialní (SEI) vrstvy při teplotě 130°C nebo 85°C.

Problém bezpečnosti baterií je v podstatě termálními vlastnostmi baterií. D.P. Kong a kol. studovali termální vlastnosti litně-hořeckých fosforek po místním ohřevu v různých pozicích a zjistili, že ohřev spodní části baterie je pravděpodobnější příčinou termálního běsnění než ohřev jiných pozic. P.J. Liu a kol. zkoumali vliv dvou zneužití, přehřátí a přetížení, na termální běsnění litně-hořeckých fosforek. Výsledky ukázaly, že ve srovnání s přehřátím je vyšší riziko požáru způsobeného přetížením a baterie hoří během testu násilněji. Termální běsnění je také významně spojeno se stavem nabití (SOC) baterie. Například P.J. Liu a kol. použili ohřívací desku k simulaci procesu termálního běsnění vyvolaného zneužitím sousedních baterií v modulu a zjistili, že spouštěcí teplota u 50% SOC je vyšší než u baterií s 100% SOC. K. Wang a kol. provedli test přetížení na litně-hořeckých fosforech při 0.5C a zachytili, že plyny vyzařované při termálním běsnění baterie byly převážně vodík (H2), oxid uhličitý (CO) a oxid uhličitý dvojitý (CO2), stejně jako různé alkanové látky.

Masové spojení baterií v sérii a paralelně značně zvyšuje pravděpodobnost rizik přetížení a přepuštění, protože pokud dojde k problému u jedné baterie, šíření tepla může způsobit, že celá bateriová sada chytne na oheň a exploduje. Navíc smíchání vznítitelných plynů s vzduchem může způsobit ještě vážnější výbuch.

Aby byla zvýšena bezpečnost baterií v praktickém použití, je nutné posílit jejich odolnost vůči různým formám poškození, což se stává důležitým tématem pro akademickou i průmyslovou pozornost.

Navíc při používání baterie by se mělo vyhýbat jejímu nabíjení poté, co je úplně vybitá, což může snadno způsobit nevratné poškození baterie.

Když je fosforid-lithniumová baterie úplně nabita, má být okamžitě přestat nabíjet, jinak bude přetížena, což může zkrátit životnost baterie nebo dokonce vést k nebezpečným situacím jako krátký závod.

Používání baterie v teplém prostředí ovlivní také její výkon.

Metoda konstantního proudu při rozbočování spočívá v ovládání velikosti proudu rozbočování tak, aby se baterie uvolňovala s konstantní rychlostí. Je vhodná pro rychlé rozbočování baterií z lithu a železa.