منع الهرب الحراري في تكوينات بطارية Lipo

أصبحت بطاريات البوليمر الليثيوم (LIPO) شائعة بشكل متزايد في مختلف التطبيقات ، من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، مع كثافتها العالية في الطاقة ، تأتي خطر الهروب الحراري ، وهو وضع يحتمل أن يكون خطيرًا حيث تسخن البطارية ويمكن أن يؤدي إلى حريق أو انفجار. في هذه المقالة ، سنستكشف كيفية المصنعين ، وخاصة تلك التي تنتجبطارية الصين ليبو، يعالجون هذا القلق السلامة الحاسمة.

ما هي معايير السلامة التي تستخدمها الشركات المصنعة الصينية لمنع الهرب الحراري؟

قام المصنعون الصينيون بتنفيذ معايير سلامة صارمة للتخفيف من خطر الهروب الحراري فيبطارية الصين ليبوإنتاج. تم تصميم هذه المعايير لضمان قدرة البطاريات على تحمل الضغوطات المختلفة دون المساس بالسلامة.

واحدة من المعايير الأساسية المستخدمة هي GB/T 31485-2015 ، والتي تحدد متطلبات السلامة لبطاريات الليثيوم أيون للسيارات الكهربائية. يتضمن هذا المعيار اختبارات لإساءة الاستخدام الحراري ، والرسوم الزائدة ، وشروط الإفراط في التفريغ ، وشروط الدائرة القصيرة. يجب أن يثبت الشركات المصنعة أن بطارياتهم يمكن أن تحمل هذه الاختبارات دون تجربة هارب حراري.

معيار آخر حاسم هو QC/T 743-2006 ، والذي يركز على متطلبات السلامة لبطاريات ليثيوم أيون المستخدمة في الدراجات الكهربائية. يؤكد هذا المعيار على أهمية بناء الخلايا المناسبة وعزلها لمنع الدوائر القصيرة الداخلية التي يمكن أن تؤدي إلى الهرب الحراري.

يلتزم المصنعون الصينيون أيضًا بالمعايير الدولية مثل IEC 62133 ، والتي تحدد المتطلبات واختبارات التشغيل الآمن لخلايا الليثيوم الثانوية المحمولة المحمولة. يتضمن هذا المعيار أحكامًا للحماية من الشحن الزائد ، والتفريغ المفرط ، والدائرة القصيرة ، وكلها حاسمة في منع الهرب الحراري.

للامتثال لهذه المعايير ، يستخدم المصنعون تقنيات مختلفة:

1. مواد الفاصل المتقدمة: باستخدام فواصل مدفوعة بالسيراميك أو النانوية التي تحافظ على سلامتها في درجات حرارة عالية ، مما يقلل من خطر الدوائر القصيرة الداخلية.

2. أنظمة الإدارة الحرارية: تنفيذ آليات التبريد لتبديد الحرارة بفعالية والحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى.

3. أنظمة إدارة البطاريات (BMS): دمج BMS المتطورة التي تراقب الجهد الخلايا والتيار ودرجة الحرارة ، تتداخل عند الضرورة لمنع الظروف غير الآمنة.

4. إضافات محاكة اللهب: دمج إضافات في مواد المنحل بالكهرباء أو الإلكترود لقمع الاحتراق في حالة وجود حدث حراري.

تساهم هذه التدابير بشكل جماعي في تعزيز ملف تعريف السلامة لتكوينات بطارية الصين Lipo ، مما يقلل بشكل كبير من احتمال حدوث حوادث هاربة حرارية.

كيف تقارن بطاريات Lipo الصينية في اختبارات الاستقرار الحراري؟

يعد الاستقرار الحراري جانبًا مهمًا في سلامة البطارية ، وقد حقق الشركات المصنعة الصينية خطوات كبيرة في تحسين أداء بطاريات LIPO في هذا الصدد. أظهرت الدراسات المقارنة أن بطاريات Lipo الصينية عالية الجودة غالبًا ما تعمل على قدم المساواة مع ، وأحيانًا تتجاوز ، الاستقرار الحراري للبطاريات المنتجة في بلدان أخرى.

أحد الاختبارات الرئيسية المستخدمة لتقييم الاستقرار الحراري هو اختبار تغلغل الأظافر. في هذا الاختبار ، يتم قيادة الظفر من خلال البطارية لمحاكاة دائرة قصيرة داخلية. قام المصنّعون الصينيون بتطوير بطاريات يمكنها تحمل هذا الاختبار دون تجربة هارب حراري ، غالبًا باستخدام مواد الإلكترود المتقدمة وتصميمات الفاصل.

تقييم نقدي آخر هو اختبار الفرن ، حيث تتعرض البطاريات لدرجات حرارة مرتفعة لتقييم استقرارها الحراري. تظهر البيانات الحديثة أن الرائدةبطارية الصين ليبوأنتجت الشركات المصنعة خلايا تحافظ على الاستقرار في درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية ، والتي تشبه المعايير الرائدة في الصناعة على مستوى العالم.

يعد اختبار القياس المسعر المتسارع (ARC) معيارًا مهمًا آخر للاستقرار الحراري. يقيس هذا الاختبار معدل التسخين الذاتي للبطارية في ظل ظروف adiabatic. أظهرت البطاريات الصينية نتائج مثيرة للإعجاب في اختبارات ARC ، حيث توضح بعض النماذج معدلات التسخين الذاتي تصل إلى 0.02 درجة مئوية/دقيقة في درجات حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية ، مما يشير إلى الاستقرار الحراري الممتاز.

تجدر الإشارة إلى أن أداء بطاريات Lipo الصينية في اختبارات الاستقرار الحراري يمكن أن يختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الشركة المصنعة وتصميم البطارية المحدد. غالبًا ما تستثمر الشركات المصنعة الصينية من الدرجة الأولى بكثافة في البحث والتطوير لتحسين ميزات سلامة البطاريات الخاصة بهم ، مما يؤدي إلى منتجات تلبي أو تتجاوز معايير السلامة الدولية.

تشمل بعض التطورات الجديرة بالملاحظة في استقرار بطارية Lipo الصيني:

1. تركيبات كهربائية جديدة لا تزال مستقرة في درجات حرارة أعلى

2. تحسين مواد الكاثود مع الاستقرار الهيكلي المحسن

3. مواد الواجهة الحرارية المتقدمة لتحسين تبديد الحرارة

4. تصميمات خلايا مبتكرة تتضمن ميزات أمان إضافية

ساهمت هذه التحسينات في تزايد سمعة بطاريات Lipo الصينية كمصادر طاقة موثوقة وآمنة لمختلف التطبيقات. ومع ذلك ، من الأهمية بمكان أن نلاحظ أن الاستقرار الحراري هو مجرد جانب واحد من جوانب سلامة البطارية بشكل عام ، ويجب على المستخدمين دائمًا اتباع إرشادات المعالجة والاستخدام المناسبة لضمان تشغيل آمن.

دراسات الحالة: حوادث ودروس هاربة حرارية

في حين تم إحراز تقدم كبير في منع الهرب الحراري ، فإن فحص الحوادث السابقة يوفر رؤى قيمة لمواصلة تحسين سلامة البطارية. فيما يلي بعض دراسات الحالة البارزة التي تتضمن بطاريات LIPO والدروس المستفادة منها:

دراسة الحالة 1: حريق بطارية السيارة الكهربائية

في عام 2018 ، شهدت مركبة كهربائية في الصين حريقًا شديدًا للبطارية بسبب الهرب الحراري. وكشف التحقيق أن الحادث كان سبب عيب في التصنيع أدى إلى دائرة قصيرة داخلية. أبرزت هذه الحالة أهمية تدابير مراقبة الجودة الصارمة أثناء عملية الإنتاج.

الدروس المستفادة:

1. تنفيذ إجراءات اختبار أكثر صرامة للكشف عن العيوب المحتملة

2. تعزيز أنظمة التتبع لتحديد البطاريات التي يحتمل أن تتأثر بسرعة وتذكرها

3. تحسين تصميم حزمة البطارية لعزل الخلايا الفردية بشكل أفضل ومنع انتشار الأحداث الحرارية

دراسة الحالة 2: ارتفاع درجة حرارة الالكترونيات الاستهلاكية

شهدت طراز الهاتف الذكي الشهير حوادث متعددة من تورم البطارية وارتفاع درجة الحرارة في عام 2016. تم تحديد السبب الجذري على أنه عيب في التصميم الذي يضع ضغطًا مفرطًا على زوايا البطارية. أكدت هذه الحالة على أهمية النظر في تصميم الجهاز بأكمله عند الاندماجبطارية الصين ليبوعبوات.

الدروس المستفادة:

1. إجراء اختبار شامل للإجهاد على البطاريات داخل تصميم المنتج النهائي

2. تنفيذ عمليات ضمان الجودة أكثر قوة لتكامل حزمة البطارية

3. تطوير أنظمة تحذير مبكرة أفضل لمشكلات البطارية المحتملة في أجهزة المستهلكين

دراسة الحالة 3: حريق نظام تخزين الطاقة

في عام 2019 ، شهد نظام تخزين للطاقة على نطاق واسع باستخدام بطاريات LIPO حريقًا بسبب الهرب الحراري. وكشف التحقيق أن الحادث نجم بسبب فشل في نظام التبريد ، مما أدى إلى ارتفاع درجة حرارة وحدات البطارية المتعددة.

الدروس المستفادة:

1. تحسين التكرار في أنظمة الإدارة الحرارية لتركيبات البطارية واسعة النطاق

2. قم بتطوير أنظمة قمع الحرائق المتقدمة المصممة خصيصًا لحرائق بطارية الليثيوم

3. تعزيز قدرات المراقبة في الوقت الفعلي وقدرات الصيانة التنبؤية لأنظمة البطارية

دراسة الحالة 4: انفجار بطارية الطائرات بدون طيار

شهدت طائرة بدون طيار هواة انفجار بطارية في منتصف المضي في عام 2017 ، مما تسبب في تعطل الطائرة بدون طيار. أظهر التحقيق أن المستخدم قد أضر بالبطارية عن غير قصد خلال رحلة سابقة ، لكنه استمر في استخدامها دون تفتيش.

الدروس المستفادة:

1. تحسين تعليم المستخدم على إجراءات معالجة البطاريات والتفتيش المناسبة

2. تطوير أغلفة بطارية أكثر قوة لتحمل الآثار الطفيفة

3. تنفيذ أنظمة البطارية الذكية التي يمكنها اكتشاف وإبلاغ أضرار محتملة

دراسة الحالة 5: منشأة التصنيع

شهدت منشأة تصنيع بطارية الصين Lipo حريقًا كبيرًا في عام 2020 بسبب الهرب الحراري في مجموعة من البطاريات التي تخضع لركوب الدراجات في التكوين. أبرز الحادث أهمية تدابير السلامة أثناء عملية التصنيع نفسها.

الدروس المستفادة:

1. تعزيز بروتوكولات السلامة وتدابير الاحتواء في مرافق إنتاج البطاريات

2. تنفيذ المزيد من أنظمة المراقبة المتقدمة أثناء عملية تكوين البطارية

3. تطوير خطط الاستجابة لحالات الطوارئ المحسنة لمرافق التصنيع

تؤكد دراسات الحالة هذه على التحديات المستمرة في منع الهرب الحراري وأهمية التحسين المستمر في تصميم البطاريات وعمليات التصنيع وبروتوكولات السلامة. كما يسلطون الضوء على الحاجة إلى اتباع نهج شامل لسلامة البطارية التي لا تنظر في البطارية نفسها فحسب ، ولكن أيضًا دمجها في الأجهزة والأنظمة ، وكذلك ممارسات تعليم المستخدم والتعامل معها.

مع استمرار زيادة الطلب على بطاريات LIPO عالية الأداء ، يستثمر الشركات المصنعة ، وخاصة تلك الموجودة في الصين ، بكثافة في البحث والتطوير لمواجهة هذه التحديات. من خلال التعلم من الحوادث السابقة وتنفيذ تدابير سلامة قوية ، تعمل الصناعة على إنشاء حلول بطارية أكثر أمانًا وموثوقية لمجموعة واسعة من التطبيقات.

خاتمة

يظل الوقاية من الهرب الحراري في تكوينات بطارية Lipo محورًا مهمًا للمصنعين ، وخاصة في الصين ، حيث يتم إنتاج جزء كبير من بطاريات الليثيوم في العالم. من خلال الالتزام بمعايير السلامة الصارمة ، والتحسين المستمر في تصميم البطاريات والمواد ، والدروس المستفادة من الحوادث السابقة ، تقوم الصناعة بخطوات كبيرة في تعزيز سلامة البطارية.

ومع ذلك ، كما تظهر دراسات الحالة ، هناك دائمًا مجال للتحسين. يتمثل التحدي المستمر في موازنة الطلب على ارتفاع كثافة الطاقة والأداء مع الحاجة الماسة إلى السلامة. وهذا يتطلب جهدًا تعاونيًا بين الشركات المصنعة والباحثين والمنظمين والمستخدمين النهائيين لتحسين تدابير السلامة وتعزيزها بشكل مستمر.

بالنسبة لأولئك الذين يبحثون عن بطاريات Lipo عالية الجودة وآمنة ، يقف Ebattery في طليعة الابتكار والسلامة في تكنولوجيا البطارية. من خلال الالتزام باختبار صارم ، ومواد متقدمة ، وعمليات تصنيع حديثة ، يوفر Ebattery حلول طاقة موثوقة تعطي الأولوية لسلامة المستخدم دون المساس بالأداء. لمعرفة المزيد عنبطارية الصين ليبوالحلول وكيف يمكنهم تلبية احتياجاتك المحددة ، يرجى الاتصال بنا علىcathy@zyepower.com. فريق الخبراء لدينا مستعد لمساعدتك في العثور على حل البطارية المثالي الذي يجمع بين السلامة والأداء والموثوقية.

مراجع

1. Zhang ، J. et al. (2020). "الخصائص الحرارية الهاربة لبطاريات ليثيوم أيون: الآليات والكشف والوقاية." مجلة مصادر السلطة ، 458 ، 228026.

2. وانغ ، س. وآخرون. (2019). "تسبب الهرب الحراري في حريق وانفجار بطارية ليثيوم أيون." مجلة مصادر السلطة ، 208 ، 210-224.

3. ليو ، ك. وآخرون. (2018). "قضايا السلامة وآليات فشل خلية بطارية الليثيوم أيون." Journal of Energy Storage ، 19 ، 324-337.

4. تشن ، م. وآخرون. (2021). "التقدم والمنظورات المستقبلية حول سلامة بطارية الليثيوم أيون الحرارية." مواد تخزين الطاقة ، 34 ، 619-645.

5. فنغ ، X. وآخرون. (2018). "آلية هارب حرارية لبطارية ليثيوم أيون للسيارات الكهربائية: مراجعة." مواد تخزين الطاقة ، 10 ، 246-267.