Przegrzewanie jest głównym problemem bezpieczeństwa akumulatorów, szczególnie tych stosowanych w pojazdach elektrycznych i e-mobilności.
Jest to niekontrolowany proces nagrzewania, który może prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak pożar lub wybuch, z powodu nadmiernego nagromadzenia ciepła wewnątrz akumulatora. Zrozumienie przyczyn i dynamiki ucieczki termicznej ma kluczowe znaczenie dla rozwoju bezpieczniejszych technologii akumulatorowych i wdrożenia skutecznych środków zapobiegawczych.

Czym jest niekontrolowany wzrost temperatury?
Ucieczka termiczna to autokatalityczny proces, który zachodzi, gdy wzrost temperatury w ogniwie akumulatora elektrycznego prowadzi do niekontrolowanej reakcji egzotermicznej. Zjawisko to może prowadzić do uwolnienia szkodliwych gazów, pożarów, a nawet eksplozji. Jest to szczególnie istotne w przypadku akumulatorów litowych, które są szeroko stosowane ze względu na wysoką gęstość energii i wydajność w pojazdach elektrycznych i innych zastosowaniach energetycznych.
Mechanizmy wyzwalające
Mechanizmy, które mogą wywołać niekontrolowany wzrost temperatury są zróżnicowane i obejmują
- Przeciążenie: zastosowanie napięcia wyższego niż znamionowe może spowodować przegrzanie i wewnętrzne uszkodzenie ogniwa.
- Zwarcie: wewnętrzne lub zewnętrzne zwarcie może wygenerować nagłe uwolnienie energii cieplnej, wyzwalając reakcję.
- Uszkodzenia fizyczne: uderzenia mechaniczne lub przebicia mogą naruszyć integralność strukturalną ogniwa, prowadząc do niebezpiecznych reakcji.
- Wady produkcyjne: nieprawidłowości podczas procesu produkcyjnego mogą pozostawić zanieczyszczenia lub wady, które zwiększają ryzyko ucieczki termicznej.
Etapy ucieczki termicznej
Istnieją 3 etapy rozwoju ucieczki termicznej:
- Wentylacja
- Ucieczka termiczna
- Propagacja
Chociaż ucieczka termiczna staje się niekontrolowana od 300°C, już około 100°C, wraz z degradacją komponentów, rozpoczyna się reakcja egzotermiczna.
Temperatury, w których akumulator samochodu elektrycznego zapala się, wynoszą około 700-1000°C.
Konsekwencje dla bezpieczeństwa akumulatorów elektrycznych
W kontekście pojazdów elektrycznych ucieczka termiczna stanowi poważne zagrożenie nie tylko dla bezpieczeństwa pasażerów, ale także dla poważnych wypadków drogowych i uszkodzeń infrastruktury.
Nie wspominając o tym, że konsekwencje mogą również zaszkodzić wizerunkowi marki samochodów elektrycznych.
Bezpieczna obsługa akumulatorów pojazdów elektrycznych ma zatem kluczowe znaczenie dla zapobiegania niekontrolowanemu wzrostowi temperatury Badania i rozwój bezpieczniejszych technologii akumulatorów, systemów zarządzania temperaturą i ulepszonych protokołów bezpieczeństwa są niezbędne do ograniczenia tego ryzyka.
Jednak obecne przepisy dotyczące bezpieczeństwa akumulatorów są stosunkowo niespecyficzne. Na przykład norma UN ECE GTR 20 wymaga jedynie, aby pasażerowie mieli pięć minut na ewakuację pojazdu w przypadku ucieczki termicznej.
Czas ten może być niewystarczający w niektórych sytuacjach, np. gdy samochód elektryczny znajduje się na autostradzie. W takich okolicznościach dym przedostający się do przedziału pasażerskiego może utrudnić ewakuację i spowodować poważne zatrucie.
Istnieją jednakobiecujące technologie, które mogą ograniczyć szkody spowodowane niekontrolowanym wzrostem temperatury. Jednym z przykładów jest obudowa akumulatora EV zaimpregnowana środkiem SYLGARD, która w jednym z testów wykazała, że może zatrzymać płomień w mniej niż 15 sekund.
Rozwiązania MD Polska
Rewolucja w pojazdach elektrycznych wymaga innowacji w projektowaniu akumulatorów, aby sprostać obawom konsumentów dotyczącym zasięgu, a także obawom związanym z kosztami i bezpieczeństwem akumulatory elektryczne muszą zapewniać bezpieczne i niezawodne działanie przez cały okres eksploatacji.
Istnieją różne konstrukcje akumulatorów, charakteryzujące się wyborem typów ogniw – cylindrycznych, woreczkowych lub pryzmatycznych – przyjętych przez producentów Wyzwania dla producentów OEM i Tier 1 obejmują redukcję kosztów i optymalizację wydajności, a także zapewnienie bezpieczeństwa, niezawodności i bezbłędnej integracji z konstrukcją pojazdu.
MD Polska wspiera producentów pojazdów w radzeniu sobie z tymi złożonościami, dostarczając zaawansowane materiały do zarządzania termicznego, kleje, uszczelniacze i technologie powlekania, wszystkie zaprojektowane w celu sprostania wyzwaniom branży.
Podsumowując, możemy powiedzieć, że:
- Rozwiązania w zakresie zarządzania temperaturą i bezpieczeństwa mają kluczowe znaczenie w projektowaniu akumulatorów
- Rozwiązania termiczne oferują i poprawiają wydajność i żywotność baterii
- Przeszły testy nadużywania w różnych konstrukcjach akumulatorów i poprawiły ich bezpieczeństwo
- Mają doskonałą kompatybilność z szeroką gamą materiałów konstrukcyjnych; oraz mogą być wykorzystywane do bezpośredniego chłodzenia zestawów akumulatorów i falowników.
Każda bateria ma odpowiedni model zarządzania temperaturą, ale TCO pozostaje kluczową kwestią dla rozwiązań o wysokiej wydajności. Rozwiązania te znajdują się w portfolio MD Polska i są wspierane przez konkretne programy, takie jak DOW z MobilityScience.
Na szybko zmieniającym się rynku, takim jak pojazdy elektryczne, ochrona akumulatorów i zarządzanie niekontrolowanym wzrostem temperatury mają kluczowe znaczenie.
Oprócz wyjątkowej wydajności i szerokiej kompatybilności z materiałami konstrukcyjnymi, pragniemy podkreślić nasze stałe zaangażowanie na rzecz naszych klientów