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Las baterías de fosfato de hierro litio tienen ventajas como alta densidad de energía, alta seguridad, resistencia al calor, bajo costo, muchos ciclos y larga vida, y se utilizan ampliamente en los campos de los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía. Para satisfacer las necesidades reales de la aplicación, normalmente se conecta una gran cantidad de celdas individuales en serie o en paralelo para formar un paquete de baterías. Sin embargo, este sistema de alta energía puede causar consecuencias más graves cuando ocurre el escape térmico.
El sobrecargo y el sobrecalentamiento se consideran uno de los principales factores que llevan al escape térmico de la batería, pero normalmente solo se realiza una prueba de un solo factor, y si se produce fuego o explosión se utiliza como criterio para aprobar o fallar. En el caso real de escape térmico de la batería, puede ser impulsado por un solo factor en la etapa inicial, pero a medida que avanza el proceso de escape térmico, gradualmente evolucionará hacia una situación donde múltiples factores están acoplados y en funcionamiento, lo que hace que las consecuencias del escape térmico sean más graves. Es de gran importancia práctica estudiar el efecto de acoplamiento de las baterías de iones de litio de fosfato de hierro bajo diversas condiciones de mal uso. El sobrecargo se considera una causa importante de incendios de baterías. El estándar temprano de sobrecarga para baterías de consumo era de 3C/4.8V. Dado que las baterías de consumo suelen usarse de forma independiente y con el avance de la tecnología de baterías, el escape térmico causado por sobrecarga ha disminuido significativamente, y los estándares actuales han relajado considerablemente los requisitos de parámetros para sobrecarga. Las pruebas de sobrecalentamiento suelen simular el deshielo del diafragma o la descomposición de la película de interfaz electrolítica sólida (SEI) a una temperatura de 130°C o 85°C.
El problema de seguridad de las baterías es esencialmente el comportamiento térmico de las mismas. D.P. Kong et al. estudiaron las características térmicas de baterías de iones de litio de fosfato de hierro-litio después de calentarlas localmente en diferentes posiciones y encontraron que calentar la parte inferior de la batería es más probable que cause una fuga térmica en comparación con calentar otras posiciones. P.J. Liu et al. investigaron los efectos de dos métodos de mal uso, sobrecalentamiento y sobrecarga, sobre la fuga térmica de baterías de iones de litio de fosfato de hierro-litio. Los resultados mostraron que, en comparación con el sobrecalentamiento, el riesgo de incendio causado por la sobrecarga es mayor, y la batería arde de manera más violenta durante las pruebas. La fuga térmica también está significativamente relacionada con el estado de carga (SOC) de la batería. Por ejemplo, P.J. Liu et al. utilizaron una placa de calefacción para simular el proceso de fuga térmica desencadenado por el mal uso de baterías adyacentes en el módulo y descubrieron que la temperatura de disparo del 50% SOC es mayor que la de baterías al 100% SOC. K. Wang et al. realizaron una prueba de sobrecarga en baterías de iones de litio de fosfato de hierro-litio a 0.5C, y capturaron que los gases emitidos durante la fuga térmica de la batería eran principalmente hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), así como varios alquanos.
La conexión en serie y paralelo a gran escala de las baterías aumenta considerablemente la probabilidad de riesgos de sobrecarga y descarga excesiva, ya que si una batería tiene un problema, la propagación del calor puede hacer que todo el paquete de baterías se incendie o explote. No solo eso, el gas inflamable generado al mezclarse con el aire también puede causar una explosión aún más grave.
Para mejorar la seguridad de las baterías en escenarios de aplicación práctica, es necesario fortalecer la tolerancia de la batería a múltiples abusos, lo que está convirtiéndose en un foco de atención académica e industrial.
Además, al usar la batería, también se debe evitar cargarla después de que se agote completamente la energía, lo que puede causar daños irreversibles en la batería.
Cuando la batería de fosfato de hierro de litio está completamente cargada, se debe detener la carga inmediatamente, de lo contrario la batería se sobrecargará, lo que provocará una reducción de su vida útil o incluso situaciones peligrosas como cortocircuitos.
El uso de la batería en un entorno de alta temperatura también afectará su rendimiento.
El método de descarga de corriente constante se refiere a controlar el tamaño de la corriente de descarga para que la batería libere energía a una velocidad constante. Es adecuado para la descarga rápida de baterías de fosfato de hierro de litio.
