Thermal Runaway ist eine Kettenreaktion, die entsteht, wenn sich zu viel Wärme in einem Batteriepack aufbaut.
Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) gehören zu den am häufigsten verwendeten Arten von wiederaufladbaren Batterien auf dem Markt und sind in Elektrofahrzeugen und medizinischen Geräten bis hin zu tragbarer Unterhaltungselektronik und Energiespeichersystemen zu finden.
Da die Entwickler von Batteriepacks die Grenzen von Lithium-Ionen-Batterien durch die Erhöhung der Energiedichte und -kapazität weiter ausreizen, müssen sich Wärmemanagementsysteme weiterentwickeln, um erhöhte Wärme sicher abzumildern und vor ihr zu schützen, bevor sie sich zu einem thermischen Durchgehen aufbaut.
Thermisches Durchgehen und warum ist es wichtig?
Wärme entsteht durch eine chemische Reaktion während der Lade- und Entladezyklen von wiederaufladbaren Batterien. Diese Wärme ist ein notwendiges Nebenprodukt für den Betrieb einer Batterie, aber wenn sie nicht kontrolliert wird oder die Batterie schlecht konstruiert wurde, kann sie sich schnell im geschlossenen Raum einer Batteriezelle oder eines Akkupacks ansammeln. Wenn sich Wärme schneller aufbaut, als sie abgeführt wird, löst dies bei Lithium-Ionen-Batterien eine Kettenreaktion aus, die als thermisches Durchgehen bezeichnet wird. Mit zunehmender Wärme gibt die Batterie durch eine exotherme Reaktion mehr Wärme ab, was wiederum die Temperatur immer weiter in die Höhe treibt.
Wenn dies nicht gehandhabt wird, kann ein thermisches Durchgehen zu Fehlfunktionen des Geräts, einer Verschlechterung der Batteriezellen, Bränden oder sogar Explosionen führen. Die Vermeidung von thermischem Durchgehen mit einem robusten Wärmemanagementsystem und einem intelligenten Batteriedesign ist der Schlüssel zur Gewährleistung der Benutzersicherheit, zur Gewährleistung der Batterieintegrität und zur Senkung der Garantiekosten.
Wie verhindern und behandeln Sie thermisches Durchgehen?
Es gibt drei HauptmethodenBoyd mit thermischem Durchgehen umgeht.
Thermal Management:The most important consideration with any heat producing component is thermal management. Um Batterien vor thermischem Durchgehen zu schützen, muss die Wärme schneller von den Akkupacks abgeführt werden, als sie sich aufbauen kann, was für die Kapazität, Anwendung und Geometrie jeder Batterie einzigartig ist.
Es ist wichtig, Batterien unter diesem Gesichtspunkt zu entwickeln, indem Wärmeleitmaterialien, Flüssigkeitskühlplatten, wärmeleitende Klebstoffe, wärmeleitende Gehäuse und ultradünne Dampfkammern zur Kühlung und zum Schutz der Batteriezellen verwendet werden.
Preventing Thermal Runaway Conditions:Proactively preventing the conditions that allow thermal runaway is another important prevention method. While lithium is a highly efficient metal for batteries, it is also highly reactive with any kind of moisture, forming lithium hydroxide. In kleinen Mengen kann Lithiumhydroxid die Batterieleistung verringern und in großen Mengen dazu führen, dass Batterien verbrennen.
Bei der Konstruktion einer Batteriezelle oder eines Batteriepacks ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Lücken oder Fugen, in die Feuchtigkeit oder Fremdkörper eindringen können, ordnungsgemäß abgedichtet sind. Boyd bietet viele verschiedene Dichtungs-, Dichtungs- und Klebelösungen, die für den idealen Druckverformungsrest, die Kraftablenkung und andere mechanische Faktoren optimiert sind, um Akkupacks und Zellen wasserdicht zu machen und das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Die Dichtungslösungen von Boyd halten auch Stößen und Vibrationen stand und minimieren die Verschlechterung der Dichtungen des Akkupacks durch extreme Straßenbedingungen, um sicherzustellen, dass die Dichtungen während der gesamten Lebensdauer der Batterie intakt bleiben.
Der Einbau von elektrischen Isolationsmaterialien in und um die Batteriezellen (wie z. B. LectroShield) ist wichtig, um Kurzschlüsse und Funkenbildung zu vermeiden, die ebenfalls Hitze erzeugen und zu thermischem Durchgehen führen können.
Isolieren von thermischem Durchgehen:
Während ein angemessenes Wärmemanagement und Präventionsstrategien dazu beitragen können, die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens zu verringern, ist es wichtig, Batterien so zu konstruieren, dass sie eine Ausbreitung verhindern, wenn ein katastrophales Ereignis eintritt. Die Sicherheit des Fahrers und der Öffentlichkeit ist das Hauptanliegen im Transportwesen, da doppelte Sicherheitsmaßnahmen in kritische Anwendungen integriert sind. Die Isolierung der einzelnen Batteriezelle oder der betroffenen Komponente ist als Backup-Sicherheitsdesign von entscheidender Bedeutung, um ein thermisches Durchgehen einzudämmen, wenn das Wärmemanagement oder vorbeugende Konstruktionen versagen.
Die anfängliche Entwicklung der Batteriepacks unter diesem Gesichtspunkt ist der beste Weg, um ein thermisches Durchgehen zu isolieren. Durch den Einbau von Flammschutzbarrieren aus flammhemmenden Materialien (z. B. SOLIMIDE-Schaum® oder Polymerisolatoren) zwischen den Batteriezellen kann verhindert werden, dass Feuer andere thermisch empfindliche Komponenten erreicht, falls ein thermisches Durchgehen auftritt.
Der Boyd Unterschied
Boyd unterhält strategische Allianzen mit Rohstofflieferanten weltweit für Klebstoffe, Schäume, Wärmeleitmaterialien (TIMs), Abschirmungen, Isolatoren und viele andere fortschrittliche technische Materialien. Wir kombinieren diese Partnerschaften mit unseren umfangreichen Fertigungskapazitäten und unserem Design-Know-how, um mehrschichtige Stapel von Materialien zu erstellen, die optimiert sind, um ein thermisches Durchgehen für Ihre Batterieanwendung zu verhindern und zu isolieren.
Unsere Ingenieure verfügen über jahrzehntelange Erfahrung in der Unterstützung bei der Konstruktion und stellen sicher, dass die Komponenten für die Fertigung (DFM) ausgelegt und für die Montage optimiert sind. Dies ermöglicht es uns, verschiedene Lösungen für Entflammbarkeit, Abdichtung, Dichtung, Kollisionsschutz und mehr von mehreren Anbietern in einem einzigen, vollständig integrierten Produkt zu kombinieren und so die Gesamtkosten und Vorlaufzeiten zu senken.
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