Фосфатно-железистые литиевые батареи обладают преимуществами, такими как высокая энергетическая плотность, высокая безопасность, устойчивость к высоким температурам, низкая стоимость, большое количество циклов и длительный срок службы, и широко применяются в области электромобилей и энергохранилищ. Для удовлетворения практических потребностей обычно большое количество элементов соединяется последовательно или параллельно для формирования блока батарей. Однако эта высокоэнергетическая система может вызывать более серьезные последствия при возникновении теплового выбега.
Перезарядка и перегрев считаются одним из основных факторов, приводящих к тепловому выбегу батареи, но обычно проводится тестирование только одного фактора, а критерием прохождения или неудачи является возгорание или взрыв. В реальной ситуации с термическим выбегом аккумулятора на ранней стадии может доминировать один фактор, но по мере развития процесса термического выбега он постепенно эволюционирует в ситуацию, где несколько факторов взаимосвязаны и усиливают друг друга, что делает последствия термического выбега более серьезными. Исследование комбинированного эффекта литий-железо-фосфатных литий-ионных батарей при различных неблагоприятных условиях имеет практическое значение. Перезарядка считается важной причиной возгорания батарей. Ранний стандарт перезарядки для потребительских батарей составлял 3C/4.8V. Поскольку потребительские батареи обычно используются отдельно, а также благодаря развитию технологии батарей, случаи термического выбега из-за перезарядки значительно сократились, и текущие стандарты значительно ослабили требования к параметрам перезарядки. Тесты на перегрев обычно имитируют плавление диафрагмы или разложение твердофазного электролитического интерфейса (SEI) пленки при температуре 130°C или 85°C.
Проблема безопасности аккумуляторов по сути является вопросом их тепловых характеристик. Д.П. Конг и др. изучили тепловые характеристики литий-ионных аккумуляторов с фосфатом железа после локального нагрева в различных положениях и обнаружили, что нагревание нижней части аккумулятора более вероятно вызывает термический разбег, чем нагревание других частей. П.ДЖ. Лиу и др. изучили влияние двух методов злоупотребления: перегрева и чрезмерной зарядки, на термический разбег литий-ионных аккумуляторов с фосфатом железа. Результаты показали, что по сравнению с перегреванием, риск возгорания из-за чрезмерной зарядки выше, и аккумулятор горит интенсивнее во время тестирования. Термический разбег также значительно связан с состоянием заряда (SOC) батареи. Например, П.ДЖ. Лиу и др. использовали нагревательную пластину для моделирования процесса термического разбега, вызванного злоупотреблением соседних аккумуляторов в модуле, и обнаружили, что температура срабатывания при 50% SOC выше, чем у аккумуляторов с 100% SOC. К. Ван и др. провели испытания перезарядки литий-ионных аккумуляторов с фосфатом железа при 0.5C и зафиксировали, что газы, выделяемые при термическом разбеге аккумулятора, в основном являются водородом (H2), оксидом углерода (CO) и двуокисью углерода (CO2), а также различными алканами.
Массовое последовательное и параллельное подключение батарей значительно увеличивает вероятность рисков перезарядки и глубокого разряда, поскольку если у одной батареи возникнут проблемы, распространение тепла может привести к возгоранию и взрыву всего блока батарей. Кроме того, образующийся горючий газ, смешиваясь с воздухом, также может вызвать более серьезный взрыв.
Для повышения безопасности батарей в реальных условиях применения необходимо усилить их устойчивость к различным видам воздействий, что становится фокусом внимания как академического сообщества, так и промышленности.
Кроме того, при использовании батареи следует избегать зарядки после полного разряда, что может легко вызвать необратимые повреждения батареи.
При полной зарядке литий-железо-фосфатной батареи зарядку необходимо немедленно прекратить, иначе батарея будет перезаряжена, что приведет к сокращению срока службы или даже опасным ситуациям, таким как короткое замыкание.
Использование батареи в условиях высокой температуры также повлияет на её производительность.
Метод постоянного тока разрядки подразумевает контроль величины тока разряда, чтобы аккумулятор отдавал энергию с постоянной скоростью. Он подходит для быстрого разряда литий-железо-фосфатных батарей.
EN
