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As baterias de fosfato de ferro lítico têm vantagens como alta densidade de energia, alta segurança, resistência ao calor, baixo custo, muitos ciclos e longa vida útil, e são amplamente utilizadas nos campos de veículos elétricos e armazenamento de energia. Para atender às necessidades reais de aplicação, uma grande quantidade de células individuais geralmente são conectadas em série ou paralelo para formar um conjunto de baterias. No entanto, este sistema de alta energia pode causar consequências mais sérias quando ocorre corrida térmica.
A sobrecarga e o superaquecimento são considerados um dos principais fatores que levam à fuga térmica da bateria, mas geralmente apenas um teste de fator único é realizado, e se a bateria pega fogo ou explode é usado como critério para aprovação ou reprovação. No cenário real de fuga térmica da bateria, pode ser impulsionado por um único fator na fase inicial, mas à medida que o processo de fuga térmica se desenvolve, gradualmente evoluirá para uma situação onde múltiplos fatores estão acoplados e impulsionados, tornando as consequências da fuga térmica mais graves. É de grande importância prática estudar o efeito de acoplamento de baterias de íons de lítio de fosfato de ferro em várias condições de abuso. A sobrecarga é considerada uma causa importante de incêndios em baterias. O padrão antigo de sobrecarga para baterias de consumo era 3C/4.8V. Como as baterias de consumo normalmente são usadas individualmente e com o avanço da tecnologia de baterias, a fuga térmica causada pela sobrecarga foi significativamente reduzida, e os padrões atuais relaxaram significativamente os requisitos de parâmetros para sobrecarga. Testes de superaquecimento geralmente simulam o derretimento do diafragma ou a decomposição do filme de interface eletrolítica sólida (SEI) em uma temperatura de 130°C ou 85°C.
O problema de segurança das baterias está essencialmente relacionado às características térmicas das baterias. D.P. Kong et al. estudaram as características térmicas das baterias de íons de lítio de fosfato de ferro de lítio após o aquecimento local em diferentes posições e descobriram que aquecer a parte inferior da bateria é mais propenso a causar escape térmico do que aquecer outras posições. P.J. Liu et al. estudaram os efeitos de dois métodos de abuso, superaquecimento e supercarga, no escape térmico das baterias de íons de lítio de fosfato de ferro de lítio. Os resultados mostraram que, em comparação com o superaquecimento, o risco de incêndio causado por supercarga é maior, e a bateria queima de forma mais violenta durante o teste. O escape térmico também está significativamente relacionado ao estado de carga (SOC) da bateria. Por exemplo, P.J. Liu et al. usaram uma placa de aquecimento para simular o processo de escape térmico desencadeado pelo abuso de baterias adjacentes no módulo e descobriram que a temperatura de disparo de 50% SOC é mais alta do que a de baterias de 100% SOC. K. Wang et al. realizaram um teste de supercarga em baterias de íons de lítio de fosfato de ferro de lítio a 0,5C e capturaram que os gases emitidos durante o escape térmico da bateria eram principalmente hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2), além de vários alcanos.
A conexão em série e paralelo em larga escala de baterias aumenta muito a probabilidade de riscos de supercarga e descarga excessiva, pois se uma bateria apresentar um problema, a propagação do calor pode fazer com que todo o conjunto de baterias pegue fogo e exploda. Além disso, o gás inflamável gerado, ao se misturar com o ar, também pode causar uma explosão ainda mais grave.
Para melhorar a segurança das baterias em cenários de aplicação reais, é necessário fortalecer a tolerância da bateria a múltiplos tipos de abuso, o que está se tornando um foco de atenção acadêmica e industrial.
Além disso, ao usar a bateria, deve-se evitar recarregá-la após ela ficar completamente sem energia, o que pode causar danos irreversíveis à bateria.
Quando a bateria de fosfato de ferro de lítio estiver totalmente carregada, a carga deve ser interrompida imediatamente, caso contrário, a bateria será sobrecarregada, resultando em uma vida útil reduzida ou até mesmo situações perigosas como curtos-circuitos.
Usar a bateria em um ambiente de alta temperatura também afetará seu desempenho.
O método de descarga em corrente constante refere-se ao controle do tamanho da corrente de descarga para que a bateria libere energia a uma taxa constante. É adequado para a descarga rápida de baterias de lítio-fosfato de ferro.
