Wat is termyske beskerming?
Thermyske beskerming is hoe't in lithium-ion-sel himsels foarkomt fan fjoer. Elke 18650 dy't jo ea hawwe brûkt hat meardere feiligensapparaten yn dy lytse topkap-PTC, CID, vent-skiif, de wurken. Se binne der om't lithium-ion-chemie in ton enerzjy opslaat yn in lytse romte, en dy enerzjy sil in útwei fine as der yntern wat mis giet.
Ik haw lang genôch yn dizze sektor west om te ûnthâlden doe't "termyske runaway" gjin húshâlding wie. Doe kaam de Dell laptop weromroppen yn 2006. Sony luts miljoenen sellen. Ynienen woe elkenien witte wat der bart as in lithium-ion-sel falt, en noch wichtiger, hoe't it kin stopje.
Thermal Runaway vs Oververhitting
Minsken mix dizze hiele tiid. Oververhitting is wannear't in sel hjit wurdt troch eksterne oarsaken-jo hawwe it yn in hjitte auto litten, de oplader is net goed funksjonearre, wat dan ek. Fuortsmite de waarmte boarne en de sel koelt ôf. Probleem oplost.
Thermal runaway is in hiel oar bist. Iets falt yn 'e sel-miskien wurdt de skieding trochstutsen, miskien makket in fabrikaazjefout in sêft koart-en de sel begjint syn eigen waarmte te generearjen. Dy waarmte fersnelt de gemyske ôfbraak, dy't mear waarmte generearret, wat de ôfbraak fierder fersnelt. It is in feedback-loop. Tsjin de tiid dat jo merke, is it al te let om te stopjen.
De sel einiget mei it ventilearjen fan hyt gas en flammen, soms mei geweld. Yn in batterijpakket kin ien sel dy't yn 'e flecht giet, syn buorlju koekje en in kettingreaksje útsette. Dit is wêrom termyske beskerming bestiet.
De beskerming Stack
Crack iepen in silindryske sel en sjoch nei de topkap. Jo sille dêr ferskate apparaten opsteapele fine, elk ûntworpen om problemen yn ferskate stadia te fangen.
PTC
It PTC-apparaat (positive temperatuerkoëffisjint) is jo earste line. It is yn prinsipe in polymeer wafel laden mei conductive dieltsjes. Normale temperatueren, lege wjerstân, stroom streamt goed. Krij it boppe 80 graden of sa en it polymeer swollet, de dieltsjes skiede, ferset giet troch it dak. Aktueel sakket nei hast neat.
Wat ik leuk oer PTC's is dat se weromsette. Koel de sel ôf, it wurket wer. Goed foar it fangen fan eksterne shorts dy't fluch dúdlik binne.
Wat ik net leuk is hoe't se har gedrage yn rige snaren. Wy learden dizze op 'e hurde manier tidens pakkettesten in pear jier werom. De PTC fan ien sel gie út, mar mei in 48V-string derachter, gie de spanning gewoan oer. De beskerming dy't geweldich wurket op selnivo skaalet net altyd nei it pakketnivo.
Separator ôfslute
De separator is dat tinne membraan dat jo elektroden útinoar hâldt, wylst lithium-ionen trochlitte. Yn in shutdown separator wurdt it materiaal om 130 graden sêft en de poaren dichte. Gjin iontransport, gjin elektrogemyske reaksje, gjin stroom.
De mearlaachûntwerpen-PE binnenste laach, PP bûtenste laach-jouwe jo wat ekstra marzje. De PE slút de ionstream ôf, wylst de PP alles wat langer meganysk skieden hâldt. Kocht ús miskien 10-15 ekstra sekonden yn misbrûktesten foardat ynterne shorts ûntwikkele.
Ien ding om te ûnthâlden: separators komme net werom. As in sel waarm genôch waard om shutdown te triggerjen, is dy sel dien. Ferfang it.
CID
It hjoeddeistige ûnderbrekkingsapparaat reagearret op druk, net op temperatuer. As dingen binnen begjinne te ûntbinen, generearje se gas. De CID is twa tinne skiven spot- oaninoar laske dy't útinoar springe as ynterne druk heech genôch wurdt-ergens om 1 MPa ôfhinklik fan it ûntwerp.
Dit is in permaninte ferbining. Tsjin 'e tiid dat in sel safolle gas genereart, is it al skansearre bûten gebrûk. Jo wolle it út it circuit.
Vent
Lêste resort. As druk bliuwt bouwen foarby CID-aktivearring, brekt de ventskiif en lit de gassen ûntkomme. It guod dat útkomt is flammable en giftich, mar kontrolearre ventilaasje slacht in ûnkontrolearre breuk. Wy hawwe allegear de fideo's sjoen fan sellen dy't ôfgeane as fjoerwurken-dat is wat bart sûnder goede ventilaasje.
De BMS-laach
Beskerming op sel-nivo behannelet rappe flaters. It batterijbehearsysteem behannelet al it oare -monitoring fan temperatueren fan pakket, smoarch ladingsraten as dingen opwarmje, kontaktors losmeitsje as sensorlêzingen bûten berik gean.
De twa systemen komplementearje inoar. BMS fangt de stadige-ûntwikkeljende problemen op dy't goed termysk behear kin foarkomme. Apparaten op sel -nivo fange de rappe ynterne flaters op dy't oerflaksensors net op 'e tiid kinne opspoare.
Skiekunde makket in ferskil
Net alle lithium-ion is lyk oanmakke as it giet om termyske stabiliteit. Jo op kobalt-basearre chemie-LCO, NMC-pakke grutte enerzjytichtens, mar se binne termysk oandwaanlik. De kobalt-soerstofbân brekt by ferhege temperatueren ôf en jout soerstof frij dy't de reaksje fiert.
LFP is mear ferjaan. De izeren-fosfaatstruktuer hâldt better byinoar ûnder termyske stress. Jo hawwe mear headroom tusken normale operaasje en de gefaarsône. Deselde beskermingsapparaten, mar se wurkje net sa ticht by de râne.
Dit is in grut part fan wêrom't LFP hat oernommen yn materiaal ôfhanneling. Heftrucks libje hurde libbens-snel opladen, temperatuer swings, sa no en dan misbrûk. Jo wolle in chemie dy't it kin nimme. Alle Polinovel Packs binne boud mei LFP-sellen foar krekt dizze reden.
