בריחה תרמית בסוללות ליתיום-יון מתרחשת בשל מספר סיבות, אשר יכולות גם לגרום לתוצאות שונות מאוד במקרה הגרוע ביותר. בשיטה זו אנו מנסים לדמות מפגע קטסטרופלי בתא בודד, והפרוטוקול הוכח כמספק עקביות בתוצאות לסימולציה של סוג הסיכון שאנו רוצים ליצור. היתרון העיקרי של הליך בדיקה זה הוא שהוא מודד פרמטרים שונים באתרם בבדיקה אחת.
נתוני תוצאת הזמן מאפיינים באופן מקיף את האירוע הארעי של בריחה תרמית של סוללת ליתיום-יון ושריפות. ניסוי זה דורש סנכרון של איסוף נתונים מחיישנים רבים, FDIR והקלטת וידאו. על המפעיל לבצע את הליך ההפעלה הסטנדרטי כדי להפעיל מכשירים מרובים שלב אחר שלב כראוי.
זה מבטיח את ההצלחה של ניסויים עם תוצאות עקביות וללא סיכונים פוטנציאליים לכוח אדם ומכשירים. ידגימו את ההליך פושקל קנאן, סטודנטית לפרקינסון, וד"ר אנקיט שארמה, חוקרת פוסט-דוקטורט מהמעבדה שלי. כדי להתחיל, התקן מסנן חדש או נקי ביחידת שסתום המסנן.
פתח את השסתום של גליל החנקן המחובר לאנלייזר הגז, והתאם את קצב זרימת החנקן ל 150 עד 250 סמ"ק לדקה. בעזרת הכנת התא, מדדו את המתח והמסה ההתחלתיים של התא בדיוק של 0.01 גרם, ורשמו אותם על גיליון יומן הניסוי. חברו סרט חימום למרכז התא.
ודא שחוטי סרט החימום מצביעים לכיוון הצד השלילי של התא. צלם תמונה של התא עם הקלטת. חבר שלושה זוגות תרמיים לפני השטח של התא, אחד ליד הטרמינל החיובי, אחד באמצע, ואחד בתחתית ליד הטרמינל השלילי של התא באמצעות סרט עמיד בטמפרטורה גבוהה.
השתמש בזוג התרמי ליד הטרמינל החיובי כדי לשלוט בקצב החימום באמצעות הנגזרת האינטגרלית הפרופורציונלית, או PID. כל שלושת הזוגות התרמו-זוגיים צריכים להיות ממוקמים במרחק של חמישה מילימטרים מקצה סרט החימום. צלם תמונה של התא עם סרגל כדי לאשר את המרחק מסרט החימום.
ספוט ריתך כרטיסיות ניקל להדקים החיוביים והשליליים של התא למדידת מתח התא, ולאחר מכן טען את התא על מחזיק התא. הניחו את התא ואת מחזיק התא על מאזן המסה בתא. חבר את מחברי הזוג התרמי, סרט החימום וכרטיסיות הניקל לתקעים ולחוטי הזנת התא.
הפעל את בקר PID עבור סרט החימום והגדר את פרופיל החימום. חבר את הכבלים עבור בקר PID, רכישת נתונים ואיזון המסה למחשב נייד, והפעל את תוכנית רכישת הנתונים במחשב הנייד. ודא שכל קריאות החיישנים המוצגות בתוכנית רכישת הנתונים סבירות.
לאחר בדיקת המדידות, כבה את תוכנית רכישת הנתונים. התאם את הגדרות מצלמת הווידאו הקדמית והצדדית, איזון לבן ידני, מיקוד ידני, חשיפה אוטומטית, קשתית אוטומטית ומהירות תריס אוטומטית. ודא שסוללת מצלמת הווידאו מלאה.
מקם את מצלמת הווידאו הקדמית על חצובה מחוץ לתא, התחל להקליט במצלמת הווידאו הצדדית והנח אותה בתוך קופסת הגנה בתא. לאחר בדיקת זווית מצלמת הווידאו והתצוגה הצדדית, נעל את תיבת ההגנה. סגרו את התא וודאו שכל הברגים על לוחות הכיסוי מהודקים היטב.
השתמש במשאבת הוואקום או הסרעפת כדי לבצע בדיקת דליפה, ושנה את כניסת FTIR מאוויר הסביבה לתא. לאחר מכן חבר את קו החזרת FTIR לתא. הגדר את בקר ה- PID למצב השריה וכבה את האור בחדר ואת נורית ה- LED בתא.
התחל את הקלטת מצלמת הווידאו בתצוגה הקדמית ולאחר מכן הקלט את תהליך ההפעלה הבא כדי לסנכרן את רכישת הנתונים והקלטת הווידאו. הפעל את הקלטת הנתונים ואת תוכנית רכישת הנתונים במחשב הנייד. הפעל את מצב השריית כבש PID ב- 10 שניות בטיימר תוכנית רכישת הנתונים, הפעל את נורית ה- LED התאית והתחל את הקלטת FTIR.
מקם את מצלמת הווידאו הקדמית על החצובה, והמשך להקליט את הניסוי. עבור לחדר אחר, והמשך לעקוב אחר לוח רכישת הנתונים במחשב הנייד באמצעות תוכנית שולחן עבודה הנשלטת מרחוק. כאשר מתרחשת בריחה תרמית, או לאחר שבקר ה-PID שמר על טמפרטורת התא ב-200 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות, כבה את החשמל לסרט החימום והגדר את בקר ה-PID למצב המתנה.
סיים את הניסוי ואת רישום הנתונים כאשר כל שלוש הקריאות התרמו-זוגיות הופכות נמוכות מ-40 מעלות צלזיוס. נקו את מנתח הגז FTIR בחנקן כדי לנקות את הצינור באנלייזר למשך כ-15 דקות. לאחר הטיהור, הפסיקו את מדידת ה-FTIR.
לפני הליך שאיבת האבק לניקוי התא, בדוק אם קו צריכת הדגימה FTIR סגור או פתוח לאוויר הסביבה. בחר אוויר סביבה בתוכנת Protea Analyser, או תוכנת PAS-Pro, או כבה את FTIR לחלוטין. פתח שסתום אחד כדי להתכונן לשאיבה חלקית של התא באמצעות משאבת הסרעפת העמידה בפני כימיקלים, והפעל את משאבת הסרעפת עד שלחץ התא יורד ל -9.7 פאונד לאינץ 'מרובע מוחלט.
כבו את משאבת הסרעפת, סגרו את השסתום הראשון, ואז פתחו את השסתום השלישי כדי למלא את החדר באוויר הסביבה. סגור את השסתום השלישי כאשר לחץ התא מתאושש ללחץ הסביבה. לאחר הורדת ריכוז הגזים הרעילים על ידי שאיבה חלקית של התא עם משאבת הסרעפת, הפעל משאבת ורידים סיבובית עד שלחץ התא יורד ל -4.7 פאונד לאינץ 'מרובע מוחלט כדי להסיר את שאר הגזים הרעילים.
פתח את התא ואחזר את מצלמת הווידאו ואת התא. צלם תמונות לפני, במהלך ואחרי הורדת התא ממחזיק התא. לשקול את התא, ולרשום את המסה שלאחר הבדיקה של התא.
לבסוף, לאחר עיבוד הנתונים שנאספו, וליצור מגרשים כדי לדמיין את התפתחות הזמן של כל המדידות. טמפרטורת התא ונתוני אובדן המסה שהתקבלו עבור תא גלילי 18650 במצב טעינה של 75% מוצגים באיור זה. אובדן המסה מצביע על שתי תקופות שחרור גז נפרדות, האחת במהלך אוורור תאים, והשנייה במהלך בריחה תרמית.
הריכוזים של מיני פחמימנים וגזים רעילים עיקריים מוצגים כאן. ניתן להשתמש בזרם ובמתח המוקלטים המסופקים לסרט החימום כדי לחשב את קלט החשמל לתא. הנתונים המייצגים של מתח וזרם המסופקים לסרט החימום ואנרגיה והספק מחושבים המסופקים לסרט החימום מוצגים כאן.
הגורם החשוב ביותר כאן הוא להבטיח בטיחות במהלך כל ניסוי ולאחריו. הניסוי חייב למנוע קצר חשמלי חיצוני של תא הבדיקה. והגורמים הקריטיים האחרים מאשרים כי SoC התא ושיעורי החימום מאומתים כנכונים לפני הבדיקה.
כמו כן, קריטי לאטום את התא לחלוטין כדי להגביל את פליטת הגזים הרעילים, ולבצע את הליך הניקוי בדיוק כדי להסיר את הגזים בצורה בטוחה. ניתן להרחיב את הליך הבדיקה כדי ללמוד יישום אש בפורמטים ומודולים שונים של תאים, ולקדם את ההבנה שלנו של בריחה תרמית וקנה מידה של אש סוללות בסוללות מרובות תאים. נתוני תוצאות הזמן המקיפים הנאספים בהליך בדיקה זה מאפשרים פיתוח מודלים ותיאוריות עתידיות של סוללות ליתיום-יון.
זה גם יעזור להבין כיצד אש הסוללה מתרחבת.
