Gaur egun, hainbat automobilgintza-enpresek litiozko bateriak erabiltzen dituzte eskala handian potentzia-baterietan, eta energia-dentsitatea gero eta handiagoa da, baina jendea oraindik ere potentzia-baterien segurtasunaz kezkatuta dago, eta ez da baterien segurtasunerako irtenbide ona. Ihes termikoa potentzia-baterien segurtasunaren ikerketa-helburu nagusia da, eta merezi du horretan arreta jartzea.
Lehenik eta behin, uler dezagun zer den ihes termikoa. Ihes termikoa hainbat eragilek eragindako erreakzio-kate fenomeno bat da, eta bateriak denbora gutxian bero eta gas kaltegarri kopuru handia isurtzen du, eta kasu larrietan bateria su hartu eta lehertzea ere eragin dezake. Ihes termikoa gertatzeko arrazoi asko daude, hala nola gehiegi berotzea, gehiegi kargatzea, barne zirkuitulaburra, talka, etab. Bateriaren ihes termikoa askotan bateria-zelularen SEI film negatiboaren deskonposiziotik hasten da, ondoren diafragmaren deskonposizio eta urtzearekin, elektrodo negatiboa eta elektrolitoa sortuz, eta ondoren elektrodo positiboa eta elektrolitoa deskonposatuz, eta horrela barne zirkuitulabur handi bat eraginez, elektrolitoa erretzea eraginez, eta gero beste zelula batzuetara hedatuz, ihes termiko larria eraginez eta bateria-multzo osoak berezko errekuntza sortzea ahalbidetuz.
Ihes termikoaren arrazoiak barneko eta kanpoko kausetan bana daitezke. Barneko arrazoiak askotan barneko zirkuitulaburrak dira; kanpoko arrazoiak, berriz, gehiegikeria mekanikoa, gehiegikeria elektrikoa, gehiegikeria termikoa, etab. dira.
Barne zirkuitulabur bat, hau da, bateriaren terminal positiboaren eta negatiboaren arteko kontaktu zuzena, kontaktu-maila eta ondorengo erreakzioa asko aldatzen da. Normalean, gehiegikeria mekaniko eta termikoak eragindako barne zirkuitulabur masibo batek ihes termikoa eragingo du zuzenean. Aldiz, bere kabuz sortzen diren barne zirkuitulaburrak nahiko txikiak dira, eta sortzen duten beroa hain txikia da, ezen ez baitute berehala ihes termikoa eragiten. Barne autogarapenaren artean, normalean, fabrikazio-akatsak, bateriaren zahartzeak eragindako hainbat propietateren hondatzea, hala nola barne-erresistentzia handitzea, epe luzeko erabilera oker arin batek eragindako litio metalezko gordailuak, etab. Denbora pilatzen den heinean, barne-kausa horiek eragindako barne zirkuitulaburren arriskua pixkanaka handituko da.
Tratu txar mekanikoak litiozko bateriaren monomeroaren eta bateria-paketearen deformazioa adierazten du kanpoko indarraren eraginpean, eta baita bere atal desberdinen desplazamendu erlatiboa ere. Zelula elektrikoaren aurkako forma nagusiak talka, estrusioa eta zulaketa dira. Adibidez, ibilgailuak abiadura handian ukitutako objektu arrotz batek bateriaren barneko diafragma zuzenean erortzea eragiten du, eta horrek, aldi berean, zirkuitulabur bat eragiten du baterian eta denbora gutxian errekuntza espontaneoa eragiten du.
Litio baterien gehiegizko erabilera elektrikoak, oro har, kanpoko zirkuitulaburra, gehiegizko karga eta gehiegizko deskarga mota desberdinak barne hartzen ditu, eta hauek ihes termiko eta gehiegizko karga bihur daitezke. Kanpoko zirkuitulaburra presio diferentziala duten bi eroale zelularen kanpoaldean konektatzen direnean gertatzen da. Bateria-paketeetako kanpoko zirkuitulaburrak ibilgailuen talkek, uretan murgiltzeak, eroaleen kutsadurak edo mantentze-lanetan deskarga elektrikoak eragindako deformazioengatik gerta daitezke. Normalean, kanpoko zirkuitulabur batek askatzen duen beroak ez du bateria berotzen, zulatze batek ez bezala. Kanpoko zirkuitulaburra eta ihes termikoaren arteko lotura garrantzitsua gehiegi berotzeko puntura iristen den tenperatura da. Kanpoko zirkuitulaburrak sortutako beroa ondo xahutu ezin denean, bateriaren tenperatura igotzen da eta tenperatura altuak ihes termikoa eragiten du. Beraz, zirkuitulaburreko korrontea moztea edo gehiegizko beroa xahutzea kanpoko zirkuitulaburrak kalte gehiago sortzea eragozteko moduak dira. Gehiegizko kargatzea, energiaz beteta dagoenez, gehiegizko erabilera elektrikoaren arrisku handienetako bat da. Beroaren eta gasaren sorrera gehiegizko kargatze-prozesuaren bi ezaugarri ohikoenak dira. Beroaren sorrera bero ohmikotik eta albo-erreakzioetatik dator. Lehenik eta behin, litio dendritak anodoaren gainazalean hazten dira litio gehiegi txertatzeagatik.
Ihes termikoaren aurkako babes neurriak:
Nukleoaren ihes termikoa geldiarazteko auto-sortutako bero-fasean, bi aukera ditugu: bata, nukleoaren materiala hobetzea eta berritzea da, ihes termikoaren funtsa elektrodo positibo eta negatiboen materialen eta elektrolitoaren egonkortasunean datza batez ere. Etorkizunean, aurrerapen handiagoak egin beharko ditugu katodoaren materialaren estalduran, aldaketan, elektrolito homogeneoaren eta elektrodoaren bateragarritasunean eta nukleoaren eroankortasun termikoan. Edo segurtasun handiko elektrolitoa aukeratu suaren aurkako efektua izateko. Bigarrenik, kudeaketa termikorako irtenbide eraginkorrak hartu behar dira.PTC hozgarri-berogailua/ PTC aire berogailua) kanpotik Li-ioi bateriaren tenperaturaren igoera murrizteko, zelularen SEI filma disoluzio-tenperaturara ez igotzeko eta, jakina, ihes termikoa ez gertatzeko.
Argitaratze data: 2023ko martxoaren 17a
