A fuga térmica é uma reação descontrolada que pode ocorrer em baterias de lítio-íon. Acima de um certo nível, a temperatura da bateria aumenta incontrolavelmente.
O processo de fuga térmica pode ser acionado pela alta temperatura, e há uma temperatura de início de fuga térmica acima da qual a temperatura da bateria aumentará incontrolavelmente.
A fuga térmica é uma reação descontrolada que pode ocorrer em baterias de íons de lítio. Danos à bateria ou um curto-circuito podem fazer com que o calor e a pressão se acumulem na bateria. Se isso atingir um determinado nível, ele aciona reações químicas que geram mais calor e pressão, causando um ciclo de feedback positivo. 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 fluoroorgânicos tóxicos.
Os possíveis gatilhos de fuga térmica incluem sobrecarregar a bateria, superaquecer a bateria ou expô-la a altas temperaturas, uma taxa de descarga excessivamente alta, um curto-circuito ou danos, tais como um furo.
Qualquer um desses fatores pode desestabilizar os materiais de alta energia e os componentes orgânicos da bateria, fazendo com que eles gerem seu próprio calor. Se esse calor não for dissipado 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 voltagem da bateria cai devido à delaminação dos eletrodos. Reações químicas exotérmicas provocam o aumento da temperatura, enquanto que a geração de gás a partir das reações químicas, juntamente com a evaporação do eletrólito, faz com que a pressão interna da bateria aumente.
Para administrar adequadamente uma fuga térmica, é essencial ter certas medidas de segurança em vigor. Estas visam, em primeiro lugar, evitar a fuga térmica e, em seguida, mitigar o impacto negativo e aliviar as preocupações de segurança associadas a este tipo de evento.
Algumas das medidas preventivas de segurança incluem uma caixa de bateria robusta, um sistema de resfriamento eficiente e design e características de controle e proteção. Os aditivos ignífugos podem ser usados tanto no eletrólito quanto no separador para melhorar a estabilidade térmica da bateria e evitar que ela se acenda em primeiro lugar.
Se as medidas preventivas de segurança falharem, a segunda linha de defesa inclui medidas à prova de falhas destinadas a interromper ou diminuir 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 de a temperatura da bateria atingir o limite para o descontrole térmico. Isso interrompe o transporte de íons de lítio, desligando efetivamente a célula da bateria. O único problema é que o separador leva algum tempo para entrar em colapso, de modo que o desligamento do separador não interromperá totalmente todas as reações químicas e a temperatura poderá continuar a subir - e a fuga térmica poderá continuar.
Neste ponto, os gases inflamáveis se acumularão dentro da bateria, aumentando ainda mais a pressão e a temperatura. A fuga térmica não pode mais ser interrompida, e assim as medidas de segurança para limitar o impacto entram em jogo. Um mecanismo de ventilação liberará esses gases de forma controlada e não em uma explosão descontrolada. Ele também liberará calor e pressão da bateria para reduzir o risco de um curto-circuito ou ruptura da bateria.
OE oferece uma série de soluções para a segurança de baterias de íons de lítio em nossa linha de produtosOE Lion. Um exemplo de mecanismo de ventilação dessa linha é o disco de ruptura PRO-LP. Esse disco de ação reversa foi projetado para estourar com precisão nas baixas pressões associadas aos compartimentos das baterias. Ele é marcado ao redor da periferia do disco, de modo que, se a pressão aumentar até um ponto crítico, o disco se romperá na marcação para oferecer 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 total para ventilação rápida (aprox. 4 milissegundos) para reduzir o risco de propagação de fuga da bateria de íons de lítio.
Uma solução alternativa com um perfil ainda mais baixo é o Flat Composite Disc. A protrusão é mínima, e o disco composto de ação direta explodirá com precisão em pressões ultrabaixas sem comprometer a integridade do projeto.
Finalmente, para aplicações de baterias maiores (isto é, em escala de grade), onde é necessária uma área de ventilação adicional, nossa linha de ventiladores de explosão em MV oferece ventilação de baixo perfil com a flexibilidade de estar disponível em tamanhos, formas e pressões personalizadas para atender às suas necessidades. Muitos desses respiradouros não requerem estrutura, reduzindo assim o custo total ao mesmo tempo em que atenuam os riscos associados à sobrepressurização. O projeto do respiradouro suporta ainda mais confiabilidade e desempenho aprimorados.
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