Genel Bakış

Lityum-iyon pilin neden olduğu kazalar arttıkça, insanlar pilin termal kaçması konusunda daha fazla endişeleniyor; çünkü bir hücrede meydana gelen termal kaçış, ısıyı diğer hücrelere yayarak tüm pil sisteminin kapanmasına yol açabilir.

Geleneksel olarak testler sırasında ısıtma, sabitleme veya aşırı şarj yoluyla termal kaçmayı tetikleriz. Ancak bu yöntemler ne belirli bir hücredeki termal kaçağı kontrol edebilir ne de batarya sistemlerinin testleri sırasında kolaylıkla uygulanabilir. Son zamanlarda insanlar termal kaçağı tetiklemek için yeni yöntemler geliştiriyorlar. Yeni IEC 62619:2022'deki Yayılma testi buna bir örnek olup, bu yöntemin gelecekte yaygın olarak kullanılacağı tahmin edilmektedir. Bu makale, araştırılmakta olan bazı yeni yöntemleri tanıtmaktır.

Lazer Radyasyonu:

Lazer radyasyonu, yüksek enerjili lazer darbesiyle küçük bir alanı ısıtmaktır. Isı malzemenin içine iletilecektir. Lazer radyasyonu kaynak, birleştirme ve kesme gibi malzeme işleme alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Genellikle aşağıdaki lazer türleri vardır:

• CO₂lazer: karbondioksit moleküler gaz lazeri
• Yarı iletken lazer: GaAs veya CdS'den yapılmış diyot lazer
• YAG lazer: İtriyum alüminyum garnetinden yapılmış sodyum lazer
• Optik fiber: nadir toprak elementli cam elyaftan yapılmış lazer

Bazı araştırmacılar farklı hücreler üzerinde test yapmak için 40W, 1000nm dalga uzunluğunda ve 1mm çapında lazer kullanıyor.

Tetiklenmeyen hücre üzerinde CT taraması yapıldığında, yüzeydeki delik dışında herhangi bir yapısal etkinin olmadığı görülebilir. Bu, lazerin yönlü ve yüksek güçlü olduğu ve ısıtma alanının hassas olduğu anlamına gelir. Bu nedenle lazer test için iyi bir yoldur. Değişkeni kontrol edebilir ve giriş ve çıkış enerjisini doğru bir şekilde hesaplayabiliriz. Bu arada lazer, hızlı ısıtma gibi ısıtma ve sabitleme avantajlarına sahiptir ve daha kontrol edilebilirdir. Lazerin daha fazla avantajı vardır:

• Termal kaçağı tetikleyebilir ve komşu hücreleri ısıtmaz. Bu, termal temas performansı için iyidir

• İç kıtlığı teşvik edebilir

• Termal kaçmayı tetiklemek için daha kısa sürede daha az enerji ve ısı girişi yapabilir, bu da testi iyice kontrol altında tutar.

Termit Reaksiyonu:

Termit reaksiyonu, Alüminyumun yüksek sıcaklıkta metalik oksitle reaksiyona girmesini sağlamak ve alüminyumun alüminyum okside dönüşmesini sağlamaktır. Alüminyum oksitin oluşum entalpisi çok düşük olduğundan (-1645kJ/mol) çok fazla ısı üretecektir. Termit malzemesi oldukça mevcuttur ve farklı formül, farklı miktarda ısı üretebilir. Bu nedenle araştırmacılar teste termitli 10Ah kese ile başlıyor.

Termit kolayca termal kaçmayı tetikleyebilir ancak termal girdiyi kontrol etmek kolay değildir. Araştırmacılar, yalıtılmış ve ısıyı yoğunlaştırabilen bir termal reaktör tasarlamaya çalışıyor.

Yüksek güçlü Kuvars Lamba:

Teori: Bir hücrenin altına yüksek güçlü bir kuvars lamba yerleştirin ve hücre ile lambayı bir plakayla ayırın. Enerji iletimini garanti altına almak için plakanın bir delik ile delinmesi gerekir.

Test, termal kaçmayı tetiklemek için çok yüksek bir güce ve uzun süreye ihtiyaç duyulduğunu ve termal aralığın eşit olmadığını gösteriyor. Bunun nedeni, kuvars ışığının yönlü ışık olmaması ve çok fazla ısı kaybının, termal kaçağı tam olarak tetiklemesini zorlaştırması olabilir. Bu arada enerji girişi kesin değil. İdeal termal kaçak testi, test sonucuna olan etkiyi azaltmak için tetikleme enerjisini kontrol etmek ve fazla giriş değerini düşürmektir. Dolayısıyla şu an için kuvars lambanın kullanışlı olmadığı sonucunu çıkarabiliriz.

Çözüm:

Hücre termal kaçışını tetiklemeye yönelik geleneksel yöntemle (ısıtma, aşırı yükleme ve nüfuz etme gibi) karşılaştırıldığında, lazer yayılımı daha küçük ısıtma alanı, daha düşük giriş enerjisi ve daha kısa tetikleme süresiyle daha etkili bir yoldur. Bu, sınırlı alanda yüksek etkili enerji girdisine katkıda bulunur. Bu yöntem IEC tarafından tanıtıldı. Birçok ülkenin bu yöntemi dikkate almasını bekleyebiliriz. Ancak lazer cihazlarına olan gereksinimin yüksek olmasını sağlar. Uygun lazer kaynağı ve radyasyona dayanıklı cihazlar gerektirir. Şu anda termal kaçak testi için yeterli vaka bulunmamaktadır, bu yöntemin hala doğrulanması gerekmektedir.