ภาพรวม

เนื่องจากอุบัติเหตุที่เกิดจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิดขึ้นมากขึ้น ผู้คนจึงมีความกังวลมากขึ้นเกี่ยวกับการสูญเสียความร้อนของแบตเตอรี่ เนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นในเซลล์หนึ่งอาจแพร่กระจายความร้อนไปยังเซลล์อื่นๆ ส่งผลให้ระบบแบตเตอรี่ทั้งหมดต้องปิดตัวลง

ตามเนื้อผ้า เราจะกระตุ้นการระบายความร้อนโดยการให้ความร้อน การปักหมุด หรือการชาร์จมากเกินไปในระหว่างการทดสอบ อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ไม่สามารถควบคุมการไหลเวียนของความร้อนในเซลล์ที่ระบุได้ และไม่สามารถนำไปใช้ได้อย่างง่ายดายระหว่างการทดสอบระบบแบตเตอรี่ เมื่อเร็ว ๆ นี้ ผู้คนกำลังพัฒนาวิธีการใหม่เพื่อกระตุ้นการหนีความร้อน การทดสอบการขยายพันธุ์ใน IEC 62619:2022 ใหม่ เป็นตัวอย่าง และคาดว่าวิธีนี้จะนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอนาคต บทความนี้จะแนะนำวิธีการใหม่ๆ ที่อยู่ระหว่างการวิจัย

การแผ่รังสีเลเซอร์:

การแผ่รังสีเลเซอร์คือการให้ความร้อนในพื้นที่ขนาดเล็กด้วยพัลส์เลเซอร์พลังงานสูง ความร้อนจะเกิดขึ้นภายในวัสดุ การแผ่รังสีเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการประมวลผลวัสดุ เช่น การเชื่อม การเชื่อมต่อ และการตัด โดยทั่วไปมีเลเซอร์หลายประเภทดังนี้

• CO₂เลเซอร์: เลเซอร์ก๊าซโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์
• เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์: เลเซอร์ไดโอดที่ทำจาก GaAs หรือ CdS
• เลเซอร์ YAG: เลเซอร์โซเดียมทำจากโกเมนอลูมิเนียมอิตเทรียม
• ใยแก้วนำแสง: เลเซอร์ที่ทำจากใยแก้วที่มีธาตุหายาก

นักวิจัยบางคนใช้เลเซอร์ 40W ความยาวคลื่น 1,000 นาโนเมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. เพื่อทดสอบกับเซลล์ต่างๆ

เมื่อมีการสแกน CT บนเซลล์ที่ไม่ถูกกระตุ้น จะพบว่าไม่มีผลกระทบทางโครงสร้างยกเว้นรูบนพื้นผิว หมายความว่าเลเซอร์มีทิศทางและมีกำลังสูง และพื้นที่ทำความร้อนมีความแม่นยำ ดังนั้นเลเซอร์จึงเป็นวิธีที่ดีในการทดสอบ เราสามารถควบคุมตัวแปรและคำนวณพลังงานขาเข้าและขาออกได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันเลเซอร์ก็มีข้อดีของการให้ความร้อนและการปักหมุด เช่น การให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว และสามารถควบคุมได้มากขึ้น เลเซอร์มีข้อดีมากกว่า เช่น:

• สามารถกระตุ้นการระบายความร้อนและจะไม่ทำให้เซลล์ข้างเคียงร้อนขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งที่ดีสำหรับประสิทธิภาพการสัมผัสความร้อน

• สามารถกระตุ้นการขาดแคลนภายในได้

• สามารถป้อนพลังงานและความร้อนน้อยลงในเวลาที่สั้นลงเพื่อกระตุ้นการหนีความร้อน ซึ่งทำให้การทดสอบอยู่ภายใต้การควบคุมได้ดี

ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์:

ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์คือการทำให้อะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์ในอุณหภูมิสูง และอะลูมิเนียมจะถ่ายเทเป็นอะลูมิเนียมออกไซด์ เนื่องจากเอนทาลปีในการก่อตัวของอะลูมิเนียมออกไซด์ต่ำมาก ( -1645kJ/mol) จึงทำให้เกิดความร้อนได้มาก วัสดุเทอร์ไมต์มีอยู่ค่อนข้างมาก และสูตรที่ต่างกันสามารถสร้างปริมาณความร้อนที่แตกต่างกันได้ นักวิจัยจึงเริ่มทดสอบด้วยกระเป๋าขนาด 10Ah ที่มีเทอร์ไมต์

เทอร์ไมต์สามารถกระตุ้นการหนีความร้อนได้อย่างง่ายดาย แต่การควบคุมอินพุตความร้อนนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย นักวิจัยกำลังพยายามออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนที่ปิดผนึกและสามารถรวมความร้อนได้

โคมไฟควอตซ์กำลังสูง:

ทฤษฎี: วางหลอดควอทซ์กำลังสูงไว้ใต้เซลล์ และแยกเซลล์กับหลอดด้วยแผ่น ต้องเจาะแผ่นเพลทแบบมีรูเพื่อรับประกันการนำพลังงาน

การทดสอบแสดงให้เห็นว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานสูงมากและใช้เวลานานในการกระตุ้นให้ความร้อนเคลื่อนตัวออกไป และความร้อนก็มีช่วงไม่เท่ากัน สาเหตุอาจเป็นเพราะไฟควอทซ์ไม่ใช่แสงแบบกำหนดทิศทาง และการสูญเสียความร้อนที่มากเกินไปทำให้แทบจะไม่สามารถกระตุ้นการเคลื่อนตัวของความร้อนได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันพลังงานที่ป้อนเข้าไปไม่แน่นอน การทดสอบ Runaway ด้วยความร้อนที่เหมาะสมที่สุดคือการควบคุมพลังงานกระตุ้นและลดค่าอินพุตส่วนเกิน เพื่อลดอิทธิพลต่อผลการทดสอบ ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าหลอดควอทซ์ไม่มีประโยชน์ในตอนนี้

บทสรุป:

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิมในการกระตุ้นการเคลื่อนตัวของความร้อนของเซลล์ (เช่น การทำความร้อน การอัดประจุมากเกินไป และการเจาะทะลุ) การแพร่กระจายของเลเซอร์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากกว่า โดยมีพื้นที่ให้ความร้อนน้อยลง พลังงานอินพุตต่ำกว่า และเวลาทริกเกอร์สั้นลง ซึ่งส่งผลให้มีการป้อนพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงในพื้นที่จำกัด วิธีการนี้ได้รับการแนะนำโดย IEC เราคาดหวังได้ว่าหลายประเทศจะนำวิธีนี้มาพิจารณา อย่างไรก็ตาม มันทำให้มีความต้องการสูงสำหรับอุปกรณ์เลเซอร์ ต้องใช้แหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่เหมาะสมและอุปกรณ์กันรังสี ปัจจุบันมีกรณีการทดสอบ Runaway ด้วยความร้อนไม่เพียงพอ แต่ยังจำเป็นต้องมีการตรวจสอบวิธีนี้