Analyse der Entwicklung der Sicherheitstechnologie für thermisches Durchgehen von Leistungsbatterien und des Schutzpfads auf Systemebene

Mit der anhaltenden Verbreitung neuer Energiefahrzeuge ist die Sicherheit von Batteriesystemen zu einem zentralen Thema in der technologischen Entwicklung der Branche geworden. Das thermische Durchgehen ist eine der Hauptursachen für das Risiko eines Batterieausfalls und schränkt aufgrund seines kettenartigen Diffusionseffekts seit langem die Sicherheitsgrenzen des gesamten Fahrzeugs ein.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Derzeit konzentriert sich die Branche im Allgemeinen darauf, wie man unter extremen Betriebsbedingungen eine Isolierung von Zellausfällen und den Erhalt der Systemfunktion erreichen kann, um so das Ausmaß der Unfallauswirkungen zu verringern und das effektive Reaktionszeitfenster zu verlängern. In verschiedenen Anwendungsszenarien, wie zum Beispiel Primärbatteriesystemen wie dem LiSoCl2-Batteriegehäuse und dem MnO2-Batteriegehäuse sowie Verpackungsstrukturen mit hoher-Energie-Dichte wie dem Polymer-Lithium-Batteriegehäuse, werden höhere Anforderungen an die thermische Sicherheit gestellt.

 

Auf der Ebene des Stromversorgungssystems verfügen Lithium-Ionen-Akkus und Lithium-{0}}-Ionen-Akkus als gängige Energiespeichereinheiten über dicht gepackte interne Zellen. Sobald ein thermisches Durchgehen auftritt, breiten sich Wärme und Gas extrem schnell aus. Um das Risiko zu verringern, führt die Industrie schrittweise Ansätze zur Blockierung der thermischen Diffusion auf Systemebene ein und stärkt das Design der thermischen Stabilität in LiFePO4-Batteriesätzen und LiFePO4-Batteriesatzsystemen. Mittlerweile haben auch verschiedene Verpackungsstrukturen, wie z. B. prismatische Aluminiumgehäuse und kundenspezifische prismatische Batteriezellengehäuse, durch Strukturoptimierung die thermische Isolationsfähigkeit verbessert.

 

Aus Sicht der Fahrzeuganwendung decken Batteriesysteme mittlerweile verschiedene Szenarien ab, darunter leichte Mobilitätsfahrzeuge wie Lithium-{0}Ionen-Akkus für Elektrofahrräder und Lithium--Ionen-Akkus für Elektrofahrräder, und haben sich auf technische Lösungen wie Aluminiumgehäuse für Elektrofahrrad-Akkus und Aluminiumgehäuse für Li--Ionen-Akkus für Elektrofahrräder ausgeweitet. Im Bereich höherer Energiedichte werden Aluminiumgehäuse für EV-Lithiumbatterien und Aluminiumgehäuse für Autobatterien nach und nach zu den gängigen Strukturoptionen, um hohe Sicherheitsstandards zu erfüllen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Der Kern des Thermal Runaway-Schutzes liegt in der Blockierung des Mehrwege-Kopplungs- und Ausbreitungsmechanismus von Wärme, Strom und Gas.

 

Bei Batteriepaketen kommt in der Regel ein gemeinsames Design von Hochspannungsbussen und Strukturkomponenten zum Einsatz, um sicherzustellen, dass die Stromschleife auch unter extremen Bedingungen kontrollierbar bleibt. Beispielsweise verfügen das Aluminiumgehäuse für den LiFePO4-Akku für Autos und das Aluminiumgehäuse für den LiFePO4-Akku für Elektrobusse von Elektrofahrzeugen über verbesserte elektrische Isolations- und Wärmebarrierefähigkeiten in ihrer Systemstruktur, um Sicherheitsherausforderungen in Betriebsumgebungen mit hoher Leistung gerecht zu werden. Mittlerweile werden im Bereich der Energiespeichersysteme auch beim Aluminiumgehäuse für Powerwall-Lithiumbatterien zunehmend mehrschichtige Schutzstrukturen eingesetzt, um die Systemstabilität zu verbessern.

 

In Bezug auf Materialien und strukturelles Design verwendet die Industrie im Allgemeinen Verbundwärmedämmung und hochtemperaturbeständige Materialien, um die hohe Energiebelastung zu bewältigen, die beim thermischen Durchgehen der Batteriezelle sofort freigesetzt wird. Bei Softpack-Systemen reduziert das Aluminiumgehäuse für wiederaufladbare Softpack-LiFePO4-Batterien die Konzentration mechanischer Spannungen durch strukturelles Pufferdesign, während bei standardisierten Energiespeichereinheiten das Aluminiumgehäuse für 12V-LiFePO4-Batteriepakete mit Primatic-Typ-Zellen-Aluminiumgehäuse die Systemkonsistenz und Sicherheitsredundanz durch eine modulare Struktur verbessert.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aus der Perspektive der Weiterentwicklung von Sicherheitsmechanismen entwickeln sich Batteriesysteme vom „passiven Schutz“ zur „aktiven Isolierung + kontinuierlichen Stromversorgung“. In diesem Prozess sind die Flammhemmung des Materials, die strukturelle Druckbeständigkeit und die Kontrolle des Wärmediffusionspfads zu wichtigen Designindikatoren geworden. Ganz gleich, ob es sich um Hochleistungsanwendungen oder Energiespeichersysteme handelt, die Aufrechterhaltung der Stabilität der grundlegenden Stromkreise ist von entscheidender Bedeutung, um Ausfälle auf Systemebene bei extremen thermischen Ereignissen zu verhindern.

 

Insgesamt verlagert sich die Sicherheitstechnologie für Energiebatterien vom Einzel{0}}punktschutz hin zum kollaborativen Design auf Systemebene. Durch strukturelle Optimierung, Materialverbesserungen und Neukonfiguration der elektrischen Pfade wird eine wirksame Kontrolle über die Ausbreitung des thermischen Durchgehens erreicht. In Zukunft werden die Standards kontinuierlich verbessertAluminiumgehäuse für EV-Lithium-Akkuwird die Sicherheit, Zuverlässigkeit und den Dauerbetrieb weiter verbessern und mehr Anwendungsszenarien und Strukturformen abdecken.