熱暴走は、リチウムイオン電池で発生する可能性のある制御不能な反応です。あるレベルを超えると、電池の温度が制御不能に上昇します。
熱暴走プロセスは高温によって引き起こされる可能性があり、熱暴走開始温度があり、その温度を超えるとバッテリー温度が制御不能に上昇します。
で発生する可能性のある制御不能な反応です リチウムイオン電池。電池の損傷や短絡により、電池内に熱と圧力が蓄積される可能性があります。これが一定レベルに達すると、化学反応が引き起こされ、さらなる熱と圧力が発生し、正のフィードバックループが発生します。熱暴走は急速に電池から電池へと伝播し、壊滅的な爆発や火災につながる可能性があります。熱暴走の副産物として、可燃性の水素やその他の有毒な有機フッ素化合物ガスが大量に発生する可能性があります。
熱暴走の潜在的な引き金としては、バッテリーの過充電、バッテリーの過熱または高温への曝露、過度に高い放電率、短絡、穴があくなどの損傷などが挙げられます。
これらの要因はいずれも、バッテリーの高エネルギー材料や有機部品の安定性を損ない、それら自体が発熱を引き起こす可能性があります。この熱が十分に放散されない場合、バッテリーの温度は上昇し続け、発熱プロセスが加速されます。
熱暴走は、バッテリーの電圧、温度、圧力レベルに影響を与えます。熱暴走の直前には、電極の剥離によりバッテリー電圧が低下します。発熱反応によって温度が上昇し、化学反応に伴うガス発生と電解液の蒸発が相まってバッテリー内部の圧力が上昇します。
熱暴走を適切に管理するには、特定の安全対策を講じることが不可欠です。これらの対策は、まず熱暴走を防止し、その後、この種の事象に伴う悪影響を軽減し、安全上の懸念を軽減することを目的としています。
予防的な安全対策としては、堅牢なバッテリーボックス、効率的な冷却システム、保護設計と制御機能などが挙げられます。難燃性添加剤は、電解質またはセパレーターのいずれかに使用することで、バッテリーの熱安定性を向上させ、発火を未然に防ぐことができます。
予防的な安全対策が機能しなかった場合、第二の防御線として、熱暴走による損傷を阻止または軽減するためのフェイルセーフ対策が講じられます。これらの対策の一つがセパレーターシャットダウンです。ゲルポリマーセパレーターを使用する利点は、温度ヒューズとしても機能することです。バッテリーの温度が熱暴走の閾値に達するずっと前に、セパレーターが溶融し、その構造が破壊されます。これによりリチウムイオンの移動が停止し、バッテリーセルが効果的にシャットダウンされます。唯一の問題は、セパレーターの崩壊に時間がかかるため、セパレーターシャットダウンではすべての化学反応が完全に停止せず、温度が上昇し続け、熱暴走が継続する可能性があることです。
この時点で、可燃性ガスがバッテリー内部に蓄積し、圧力と温度がさらに上昇します。熱暴走はもはや止められないため、影響を抑える安全対策が講じられます。ベント機構は、これらのガスを制御された方法で放出することで、制御不能な爆発を防ぎます。また、バッテリー内の熱と圧力を放出することで、ショートやバッテリーの破裂のリスクを軽減します。
において、リチウムイオン電池の安全性を確保するための様々なソリューションを提供しています 、OE Lion製品シリーズ。このシリーズの通気機構の一例として、 PRO-LP破裂板。この逆作動式破裂板は、電池筐体内の低圧で正確に破裂するように設計されています。破裂板の外周には溝が刻まれており、圧力が臨界点に達すると、溝の部分で破裂し、即座に圧力を解放します。さらに、PRO-LPは薄型で高耐久性の設計により、突出に関する仕様を満たし、約4ミリ秒という短時間で完全に開口して迅速な通気を実現することで、リチウムイオン電池の暴走伝播のリスクを低減します。
さらに低いプロファイルの代替ソリューションとして、 フラットコンポジットディスク。突出部は最小限に抑えられており、前方に作動するコンポジットディスクは、設計の完全性を損なうことなく、超低圧でも正確に破裂します。
最後に、大型バッテリーアプリケーション（グリッドスケールなど）では、追加のベントエリアが必要となるため、当社の MVシリーズ爆発ベントは 、薄型ベントを提供し、お客様の要件に合わせてサイズ、形状、圧力をカスタマイズできる柔軟性を備えています。これらのベントの多くはフレームを必要としないため、過圧に伴うリスクを軽減しながら、全体的なコストを削減できます。ベント設計は、信頼性と性能をさらに向上させます。
OsecoElfab社の OE Lion™ ブランドは、リチウムイオン電池専用の特殊破裂板を幅広く提供しています。このハイテクソリューションは、電気自動車やハイブリッド車におけるリチウムイオン電池の特有の、そしてしばしば過酷な環境に対応できるよう、完全にカスタマイズ可能です。破裂板は、迅速、確実、かつ正確な緊急圧力解放を実現します。各破裂板には、継続的な圧力均等化のために通気膜を追加することも可能です。これら2つの圧力安全機能を1つのデバイスに統合することで、電池メーカーやシステムインテグレーターは、より安全でシンプル、かつコスト効率の高いリチウムイオン電池を設計できます。
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