Mi az a hővédelem?
A hővédelem az, ahogyan a lítium{0}}ion cella megvédi magát attól, hogy meggyulladjon. Minden 18650-ben, amit valaha is használt, több biztonsági eszköz van belezsúfolva abba a kis felső sapkába-PTC, CID, szellőzőlemez, működik. Azért vannak ott, mert a lítium{5}}ionok kémiája rengeteg energiát tárol egy kis helyen, és ez az energia megtalálja a kiutat, ha valami belső hiba történik.
Elég régóta dolgozom ebben az iparágban ahhoz, hogy emlékezzek arra, amikor a „termikus szökés” nem volt háztartási kifejezés. Aztán jött a Dell laptop visszahívása 2006-ban. A Sony több millió cellát húzott le. Hirtelen mindenki tudni akarta, mi történik, ha egy lítium-ion cella meghibásodik, és ami még fontosabb, hogyan lehet megállítani.
Thermal Runaway vs. Overheating
Az emberek állandóan keverik ezeket. Túlmelegedésről akkor beszélünk, ha egy cella külső okok miatt felforrósodik-a forró autóban hagyta, a töltő meghibásodott, bármi más. Távolítsa el a hőforrást, és a cella lehűl. Probléma megoldva.
A Thermal Runway egy egészen más vadállat. Valami meghibásodik a cellán belül,-lehet, hogy az elválasztó kilyukad, esetleg gyártási hiba okoz lágy zárlatot,-és a cella elkezdi termelni a saját hőjét. Ez a hő felgyorsítja a kémiai lebontást, ami több hőt termel, ami tovább gyorsítja a bontást. Ez egy visszacsatolási hurok. Mire észreveszed, már késő abbahagyni.
A cella végül forró gázt és lángokat bocsát ki, néha hevesen. Az akkumulátorcsomagban egy elszabadult cella megfőzheti szomszédait, és láncreakciót indíthat el. Ezért létezik a hővédelem.
A védelmi verem
Nyiss fel egy hengeres cellát, és nézd meg a felső kupakot. Számos eszközt találhat egymásra rakva, mindegyiket úgy tervezték, hogy a problémákat különböző szakaszokban észlelje.
PTC
A PTC (pozitív hőmérsékleti együttható) eszköz az első vonal. Ez alapvetően egy vezetőképes részecskékkel megrakott polimer ostya. Normál hőmérséklet, alacsony ellenállás, jól megy az áram. Ha a hőmérséklet 80 fok fölé emelkedik, a polimer megduzzad, a részecskék szétválnak, az ellenállás átmegy a tetőn. Az áram szinte semmire csökken.
Amit szeretek a PTC-kben, az az, hogy visszaállítják. Hűtsük le a cellát, újra működik. Kiválóan alkalmas külső rövidnadrágok elkapására, amelyek gyorsan kitisztulnak.
Amit nem szeretek, az az, hogy hogyan viselkednek a sorozatban. Ezt kemény úton tanultuk meg néhány évvel ezelőtt a csomagtesztek során. Az egyik cella PTC-je leoldott, de egy 48 V-os zsinór mögött a feszültség csak ívelt. A cellaszinten kiválóan működő védelem nem mindig skálázódik a csomag szintjére.
Elválasztó leállítás
A szeparátor az a vékony membrán, amely egymástól távol tartja az elektródákat, miközben átengedi a lítium-ionokat. A leállított szeparátorban az anyag körülbelül 130 fokban meglágyul és a pórusok lezáródnak. Nincs iontranszport, nincs elektrokémiai reakció, nincs áram.
A többrétegű kialakítások -PE belső réteg, PP külső réteg- extra margót adnak. A PE leállítja az ionáramlást, míg a PP egy kicsit tovább tart mindent mechanikusan elkülönítve. Talán 10-15 extra másodpercet vásároltunk a visszaélések tesztelése során, mielőtt a belső rövidnadrágok kifejlődtek.
Egy dolgot ne felejts el: az elválasztók nem jönnek vissza. Ha egy cella eléggé felforrósodott ahhoz, hogy leállítást váltson ki, akkor a cella kész. Cserélje ki.
CID
Az árammegszakító eszköz a nyomásra reagál, nem a hőmérsékletre. Amikor a dolgok elkezdenek bomlani belül, gázt termelnek. A CID két vékony, egymáshoz hegesztett tárcsa, amelyek szétpattannak, ha a belső nyomás elég magas lesz,-a kialakítástól függően valahol 1 MPa.
Ez egy végleges megszakítás. Mire egy cella ennyi gázt termel, már használaton kívül megsérült. Ki akarja hagyni a körből.
Nyílás
Utolsó lehetőség. Ha a nyomás a CID aktiválása után folyamatosan emelkedik, a légtelenítő tárcsa elszakad, és hagyja, hogy a gázok távozzanak. A kikerülő cucc gyúlékony és mérgező, de a szabályozott szellőztetés legyőzi az ellenőrizetlen szakadást. Mindannyian láttunk olyan videókat, amelyeken a cellák petárdákként robbannak fel,{3}}ez történik megfelelő légtelenítés nélkül.
A BMS réteg
A cella{0}}szintű védelem kezeli a gyors hibákat. Az akkumulátorkezelő rendszer minden mást kezel,-figyeli a csomaghőmérsékletet, szabályozza a töltési sebességet, amikor a dolgok felmelegednek, és leválasztja a kontaktorokat, ha az érzékelők leolvasása a tartományon kívülre esik.
A két rendszer kiegészíti egymást. A BMS felismeri a lassan{1}}fejlődő problémákat, amelyeket a jó hőkezelés megakadályozhat. A cellaszintű eszközök-elfogják azokat a gyors belső hibákat, amelyeket a felületi érzékelők nem tudnak időben észlelni.
A kémia különbséget tesz
A hőstabilitás szempontjából nem minden lítium{0}}egyenértékű. Az Ön kobalt-alapú kémiája-LCO, NMC-nagy energiasűrűséggel rendelkezik, de hőérzékeny. A kobalt-oxigénkötés magas hőmérsékleten felbomlik, és oxigént szabadít fel, amely táplálja a reakciót.
Az LFP megbocsátóbb. A vas-foszfát szerkezet jobban összetart hőterhelés alatt. Több szabad mozgástér van a normál működés és a veszélyes zóna között. Ugyanazok a védelmi eszközök, de nem működnek olyan közel a peremhez.
Ez nagyban hozzájárul ahhoz, hogy az LFP átvette az anyagmozgatást. A targoncák kemény életet élnek,-gyors töltés, hőmérséklet-ingadozás, alkalmi visszaélések. Olyan kémiát akarsz, ami elviseli. Minden Polinovel Pack pontosan ezért LFP cellákkal készült.
