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 por 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 desencadeadores da fuga térmica incluem sobrecarga da bateria, superaquecimento da bateria ou exposição a altas temperaturas, taxa de descarga excessivamente alta, curto-circuito ou danos, 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 se dissipar com rapidez suficiente, a temperatura da bateria continuará aumentando, o que acelera o processo de liberação de calor.
A fuga térmica afeta a tensão, a temperatura e os níveis de pressão da bateria. Pouco antes do descontrole térmico, a tensão da bateria cai devido à delaminação dos eletrodos. As reações químicas exotérmicas fazem com que a temperatura aumente, enquanto a geração de gás das reações químicas, juntamente com a evaporação do eletrólito, faz com que a pressão interna da bateria aumente.
Para gerenciar adequadamente uma fuga térmica, é essencial ter certas medidas de segurança em vigor. Essas medidas visam, em primeiro lugar, evitar a fuga térmica e, em seguida, mitigar o impacto negativo e aliviar 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 resfriamento eficiente e recursos de design e controle de proteção. Aditivos retardadores de chamas podem ser usados no eletrólito ou no separador para melhorar a estabilidade térmica da bateria e evitar que ela entre em combustão.
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.
Nesse ponto, os gases inflamáveis se acumulam no interior da bateria, aumentando ainda mais a pressão e a temperatura. A fuga térmica não pode mais ser interrompida e, portanto, as medidas de segurança para limitar o impacto entram em ação. Um mecanismo de ventilação liberará esses gases de forma controlada e não em uma explosão descontrolada. Ele também liberará o calor e a pressão da bateria para reduzir o risco de 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 nessa 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.
Por fim, para aplicações de baterias maiores (ou seja, em escala de grade), em que é necessária uma área de ventilação adicional, nossa linha MV de respiros de explosão oferece ventilação de baixo perfil com a flexibilidade de estar disponível em tamanhos, formas e pressões personalizados para atender às suas necessidades. Muitos desses respiros não exigem estrutura, reduzindo, portanto, o custo total e, ao mesmo tempo, mitigando os riscos associados à sobrepressurização. O projeto do respiro também oferece maior confiabilidade e desempenho.
A marca OE Lion™ da OsecoElfab oferece uma linha de discos de ruptura especializados para baterias de íons de lítio. As soluções de alta tecnologia são totalmente personalizáveis para lidar com os ambientes exclusivos e muitas vezes desafiadores nos quais 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 os fabricantes e integradores de baterias projetem baterias de íon-lítio mais seguras, mais simples e mais econômicas.
Para saber mais sobre as opções de proteção das células de íon-lítio e dos conjuntos de baterias, entre em contato com nossa equipe de especialistas pelo oseco / 001 (918) 258-5626.