Que é a protección térmica?
A protección térmica é como unha célula de-ión de litio evita que se incendie. Cada 18650 que utilizaches ten varios dispositivos de seguridade ateigados nesa pequena tapa superior-PTC, CID, disco de ventilación, todo funciona. Están aí porque a química de-ións de litio almacena unha tonelada de enerxía nun espazo pequeno, e esa enerxía atopará unha saída se algo falla internamente.
Estiven nesta industria o tempo suficiente para lembrar cando "fuga térmica" non era un termo familiar. Despois viñeron os recordos de portátiles Dell en 2006. Sony retirou millóns de células. De súpeto, todo o mundo quería saber que pasa cando falla unha célula de-ión de litio e, o máis importante, como detelo.
Fuga térmica vs
A xente mestura isto todo o tempo. O sobreenriquecido é cando unha cela se quente por causas externas-deixaches nun coche quente, o cargador non funcionaba correctamente, o que sexa. Elimina a fonte de calor e a célula arrefríase. Problema resolto.
A fuga térmica é unha besta completamente diferente. Algo falla dentro da célula-quizais o separador se perfora, quizais un defecto de fabricación crea un curto suave-e a célula comeza a xerar a súa propia calor. Esa calor acelera a descomposición química, o que xera máis calor, o que acelera aínda máis a descomposición. É un bucle de comentarios. Cando te decatas, xa é demasiado tarde para parar.
A célula acaba ventilando gas quente e chamas, ás veces de forma violenta. Nunha batería, unha célula que sae á fuga pode cociñar aos seus veciños e provocar unha reacción en cadea. Por iso existe a protección térmica.
A pila de protección
Abre unha cela cilíndrica e mira a tapa superior. Alí atoparás varios dispositivos apilados, cada un deseñado para detectar problemas en diferentes etapas.
PTC
O dispositivo PTC (coeficiente de temperatura positivo) é a túa primeira liña. É basicamente unha oblea de polímero cargada de partículas condutoras. Temperaturas normais, baixa resistencia, a corrente flúe ben. Conségueo por encima dos 80 graos máis ou menos e o polímero incha, as partículas sepáranse, a resistencia pasa polo teito. A corrente baixa case a nada.
O que me gusta dos PTC é que se restablecen. Arrefria a cela, funciona de novo. Bo para coller shorts externos que se despexan rapidamente.
O que non me gusta é como se comportan nas cadeas de serie. Aprendemos isto do xeito máis difícil durante as probas do paquete hai uns anos. O PTC dunha célula disparou, pero cunha cadea de 48 V detrás, a tensión só se fixo arco. A protección que funciona moi ben a nivel de célula non sempre se escala ao nivel de paquete.
Apagado do separador
O separador é esa membrana delgada que mantén os electrodos separados mentres deixa pasar os ións de litio. Nun separador de apagado, o material ablandase a uns 130 graos e os poros selan. Sen transporte iónico, sen reacción electroquímica, sen corrente.
Os deseños de varias capas-capa interior de PE, capa exterior de PP-ofértanche unha marxe extra. O PE apaga o fluxo iónico mentres que o PP mantén todo separado mecánicamente un pouco máis. Comprounos entre 10 e 15 segundos extra en probas de abuso antes de que se desenvolvan curtas internas.
Unha cousa para lembrar: os separadores non volven. Se unha cela quente o suficiente como para activar o apagado, esa célula está feito. Substitúeo.
CID
O dispositivo de interrupción actual responde á presión, non á temperatura. Cando as cousas comezan a descompoñerse no interior, xeran gas. O CID son dous discos finos-soldados xuntos que se separan cando a presión interna é o suficientemente alta-nalgunha parte de 1 MPa, dependendo do deseño.
Esta é unha desconexión permanente. Cando unha célula está a xerar tanto gas, xa está danada sen uso. Queres fóra do circuíto.
Vent
Último recurso. Se a presión segue aumentando despois da activación do CID, o disco de ventilación rompe e deixa escapar os gases. O material que sae é inflamable e tóxico, pero a ventilación controlada supera unha ruptura incontrolada. Todos vimos vídeos de celas que se disparan como petardos-é o que ocorre sen ventilación adecuada.
A capa BMS
A protección de-célula xestiona erros rápidos. O sistema de xestión da batería xestiona todo o demais-monitoreando as temperaturas do paquete, limitando as taxas de carga cando as cousas se quentan, desconectando contactores se as lecturas dos sensores saen fóra do alcance.
Os dous sistemas compleméntanse. BMS detecta os problemas-de desenvolvemento lento que pode evitar unha boa xestión térmica. Os dispositivos de nivel-célula detectan os rápidos fallos internos que os sensores de superficie non poden detectar a tempo.
A química marca a diferenza
Non todos os ións de litio-se crean iguais cando se trata de estabilidade térmica. As túas químicas-a base de cobalto-LCO, NMC-contén unha gran densidade de enerxía, pero son térmicamente sensibles. O enlace cobalto-osíxeno rompe a temperaturas elevadas e libera osíxeno que alimenta a reacción.
LFP é máis indulgente. A estrutura do-fosfato de ferro mantén mellor unida baixo o estrés térmico. Tes máis espazo entre o funcionamento normal e a zona de perigo. Os mesmos dispositivos de protección, pero non funcionan tan preto do bordo.
Esta é unha gran parte do motivo polo que LFP se fixo cargo da manipulación de materiais. As carretillas elevadoras viven vidas duras-carga rápida, cambios de temperatura, abuso ocasional. Queres unha química que o poida levar. Todos os paquetes Polinovel están construídos con células LFP precisamente por este motivo.
