A fuga térmica é uma reação descontrolada que pode ocorrer em baterias de íon-lítio. Acima de um certo nível, a temperatura da bateria aumenta descontroladamente.
O processo de fuga térmica pode ser desencadeado por altas temperaturas, e existe uma temperatura de início de fuga térmica acima da qual a temperatura da bateria aumentará descontroladamente.
A fuga térmica é uma reação descontrolada que pode ocorrer em baterias de íon-lítio . Danos à bateria ou um curto-circuito podem causar o acúmulo de calor e pressão em seu interior. Se isso atingir um certo nível, desencadeia reações químicas que geram ainda mais calor e pressão, criando um ciclo de retroalimentação positiva. A fuga térmica pode se espalhar rapidamente de uma bateria para outra, levando a explosões catastróficas e incêndios. Os subprodutos da fuga térmica podem incluir grandes quantidades de hidrogênio inflamável e outros gases fluoro-orgânicos tóxicos.
Os possíveis gatilhos para a fuga térmica incluem sobrecarga da bateria, superaquecimento da bateria ou exposição a altas temperaturas, taxa de descarga excessivamente alta, curto-circuito ou danos como uma perfuração.
Qualquer um desses fatores pode desestabilizar os materiais de alta energia e os componentes orgânicos da bateria, fazendo com que gerem seu próprio calor. Se esse calor não se dissipar com rapidez suficiente, a temperatura da bateria continuará aumentando, o que acelera o processo de liberação de calor.
A fuga térmica afeta os níveis de tensão, temperatura e pressão da bateria. Pouco antes da fuga térmica, a tensão da bateria cai devido à delaminação dos eletrodos. Reações químicas exotérmicas causam o aumento da temperatura, enquanto a geração de gás a partir dessas reações, juntamente com a evaporação do eletrólito, provoca o aumento da pressão interna da bateria.
Para gerenciar adequadamente uma fuga térmica, é essencial implementar certas medidas de segurança. Estas visam prevenir a fuga térmica em primeiro lugar e, em seguida, mitigar o impacto negativo e eliminar as preocupações de segurança associadas a esse tipo de evento.
Algumas das medidas preventivas de segurança incluem uma caixa de bateria robusta, um sistema de refrigeração eficiente e recursos de proteção e controle. Aditivos retardantes de chama podem ser usados tanto no eletrólito quanto no separador para melhorar a estabilidade térmica da bateria e evitar que ela entre em combustão.
Caso as medidas de segurança preventivas falhem, a segunda linha de defesa inclui medidas de segurança ineficazes destinadas a interromper ou reduzir os danos causados pela fuga térmica. Uma dessas medidas é o desligamento do separador. Uma vantagem de usar um separador de polímero em gel é que ele também atua como um fusível térmico. O separador derreterá e sua estrutura se romperá muito antes que a temperatura da bateria atinja o limite para a fuga térmica. Isso interrompe o transporte de íons de lítio, desligando efetivamente a célula da bateria. O único problema é que o separador leva tempo para colapsar, portanto, o desligamento do separador não interromperá completamente todas as reações químicas e a temperatura poderá continuar a subir – e a fuga térmica poderá continuar.
Nesse ponto, gases inflamáveis se acumularão dentro da bateria, aumentando ainda mais a pressão e a temperatura. A fuga térmica não poderá mais ser interrompida, e, portanto, medidas de segurança para limitar o impacto entrarão em ação. Um mecanismo de ventilação liberará esses gases de forma controlada, em vez de causar uma explosão descontrolada. Ele também liberará calor e pressão da bateria para reduzir o risco de curto-circuito ou ruptura da bateria.
A OE oferece uma série de soluções para a segurança de baterias de íon-lítio em nossa linha de produtos OE Lion . Um exemplo de mecanismo de ventilação nessa linha é o disco de ruptura PRO-LP . Este disco de ação reversa foi projetado para romper com precisão sob as baixas pressões associadas aos invólucros das baterias. Ele possui ranhuras em sua periferia, de modo que, se a pressão aumentar a um ponto crítico, o disco se romperá na ranhura, proporcionando alívio imediato da pressão. Além disso, o design de baixo perfil e alta integridade do PRO-LP atende às especificações de protrusão e oferece abertura imediata e completa para ventilação rápida (aproximadamente 4 milissegundos), reduzindo o risco de propagação descontrolada da bateria de íon-lítio.
Uma solução alternativa com um perfil ainda mais baixo é o Disco Composto Plano . A protrusão é mínima e o disco composto de ação frontal romperá com precisão a pressões ultrabaixas sem comprometer a integridade do projeto.
Por fim, para aplicações de baterias de maior porte (ou seja, em escala de rede), onde é necessária uma área de ventilação adicional, nossa linha MV de válvulas de alívio de explosão oferece ventilação discreta com a flexibilidade de estar disponível em tamanhos, formatos e pressões personalizados para atender às suas necessidades. Muitas dessas válvulas não requerem moldura, reduzindo assim o custo total e mitigando os riscos associados à sobrepressurização. O design da válvula também contribui para maior confiabilidade e desempenho.
OE Lion™ da OsecoElfab oferece uma gama de discos de ruptura especializados para baterias de íon-lítio. As soluções de alta tecnologia são totalmente personalizáveis para lidar com os ambientes únicos e frequentemente desafiadores em que as baterias de íon-lítio operam em veículos elétricos e híbridos. Os discos de ruptura oferecem alívio de pressão de emergência rápido, confiável e preciso. Há a opção de adicionar uma membrana de respiro a cada disco para equalização contínua da pressão. A combinação desses dois recursos de segurança de pressão em um único dispositivo permite que fabricantes e integradores de baterias projetem baterias de íon-lítio mais seguras, simples e econômicas.
Nunca mais comprometa a segurança, o design ou o desempenho das baterias de íon-lítio - entre em contato com nossa equipe de especialistas hoje mesmo.