Què és la protecció tèrmica?
La protecció tèrmica és la manera com una cèl·lula d'ions de liti - evita que s'incendi. Cada 18650 que hàgiu utilitzat mai té diversos dispositius de seguretat amuntegats en aquesta petita tapa superior-PTC, CID, disc de ventilació, les obres. Hi són perquè la química dels ions de liti-emmagatzema una gran quantitat d'energia en un espai reduït, i aquesta energia trobarà una sortida si alguna cosa va malament internament.
He estat en aquesta indústria el temps suficient per recordar quan "fugit tèrmic" no era un terme familiar. Després van venir els records de portàtils Dell el 2006. Sony va treure milions de cèl·lules. De sobte, tothom volia saber què passa quan falla una cèl·lula d'ions de liti-i, el que és més important, com aturar-ho.
Fuga tèrmica vs. sobreescalfament
La gent ho barreja tot el temps. El sobreescalfament és quan una cèl·lula s'escalfa per causes externes-la vas deixar en un cotxe calent, el carregador no funcionava, sigui el que sigui. Traieu la font de calor i la cel·la es refreda. Problema resolt.
La fuga tèrmica és una bèstia completament diferent. Alguna cosa falla a l'interior de la cèl·lula-potser es punxa el separador, potser un defecte de fabricació crea un curt suau-i la cèl·lula comença a generar la seva pròpia calor. Aquesta calor accelera la descomposició química, que genera més calor, la qual cosa accelera encara més la descomposició. És un bucle de retroalimentació. Quan t'adones, ja és massa tard per parar.
La cèl·lula acaba ventilant gas calent i flames, de vegades de manera violenta. En un paquet de bateries, una cèl·lula que va a la fuga pot cuinar els seus veïns i desencadenar una reacció en cadena. Per això existeix la protecció tèrmica.
La pila de protecció
Obre una cel·la cilíndrica i mira la tapa superior. Hi trobareu diversos dispositius apilats, cadascun dissenyat per detectar problemes en diferents etapes.
PTC
El dispositiu PTC (coeficient de temperatura positiu) és la vostra primera línia. Bàsicament és una hòstia de polímer carregada de partícules conductores. Temps normals, baixa resistència, el corrent flueix bé. Aconseguiu-lo per sobre dels 80 graus més o menys i el polímer s'infla, les partícules se separen, la resistència passa pel sostre. El corrent cau a gairebé res.
El que m'agrada dels PTC és que es reinicien. Refreda la cel·la, torna a funcionar. Bo per agafar pantalons curts externs que s'aclareixin ràpidament.
El que no m'agrada és com es comporten a les cadenes de sèrie. Aquest el vam aprendre de la manera més difícil durant les proves del paquet fa uns anys. El PTC d'una cèl·lula es va disparar, però amb una cadena de 48 V darrere, la tensió només va circular. La protecció que funciona molt bé a nivell cel·lular no sempre s'escala al nivell del paquet.
Apagat del separador
El separador és aquella membrana fina que manté els elèctrodes separats mentre deixa passar els ions de liti. En un separador d'apagada, el material s'estova al voltant de 130 graus i els porus es segellen. Sense transport d'ions, sense reacció electroquímica, sense corrent.
Els dissenys multicapa-capa interior de PE i capa exterior de PP-ofereixen un marge addicional. El PE tanca el flux d'ions mentre que el PP manté tot separat mecànicament una mica més. Ens va comprar potser entre 10 i 15 segons addicionals en proves d'abús abans que es desenvolupin curts interns.
Una cosa a recordar: els separadors no tornen. Si una cel·la s'ha calent prou com per activar l'apagada, aquesta cel·la està feta. Substituïu-lo.
CID
El dispositiu d'interrupció actual respon a la pressió, no a la temperatura. Quan les coses comencen a descompondre's per dins, generen gas. El CID són dos discos prims-soldats entre si que es separen quan la pressió interna és prou alta-al voltant d'1 MPa, segons el disseny.
Aquesta és una desconnexió permanent. Quan una cèl·lula genera tant de gas, ja està danyada sense utilitzar-la. El vols fora del circuit.
Vent
Últim recurs. Si la pressió continua augmentant més enllà de l'activació del CID, el disc de ventilació es trenca i deixa escapar els gasos. El material que surt és inflamable i tòxic, però la ventilació controlada supera una ruptura incontrolada. Tots hem vist els vídeos de les cel·les que s'apagaven com petards-això és el que passa sense una ventilació adequada.
La capa BMS
La protecció a nivell-cel·lular gestiona errors ràpids. El sistema de gestió de la bateria gestiona tota la resta-controlant les temperatures del paquet, accelerant les taxes de càrrega quan les coses s'escalfen, desconnectant els contactors si les lectures dels sensors surten de l'abast.
Els dos sistemes es complementen. BMS detecta els problemes de desenvolupament lent-que una bona gestió tèrmica pot evitar. Els dispositius de nivell-cel·lular detecten les fallades internes ràpides que els sensors de superfície no poden detectar a temps.
La química marca la diferència
No tots els ions de liti-es creen iguals quan es tracta d'estabilitat tèrmica. Les teves químiques-basades en cobalt-LCO, NMC-aporten una gran densitat energètica, però són tèrmicament sensibles. L'enllaç de cobalt-oxigen es trenca a temperatures elevades i allibera oxigen que alimenta la reacció.
LFP és més indulgent. L'estructura del-fosfat de ferro es manté unida millor sota l'estrès tèrmic. Tens més marge entre el funcionament normal i la zona de perill. Els mateixos dispositius de protecció, però no funcionen tan a prop de la vora.
Aquesta és una gran part del motiu pel qual LFP s'ha fet càrrec de la manipulació de materials. Els carretons elevadors viuen una vida difícil-càrrega ràpida, canvis de temperatura, abús ocasional. Vols una química que la pugui suportar. Tots els paquets Polinovel estan construïts amb cèl·lules LFP exactament per aquest motiu.
