La fuga térmica es una reacción descontrolada que puede ocurrir en las baterías de iones de litio. Por encima de cierto nivel, la temperatura de la batería aumenta de forma descontrolada.
El proceso de descontrol térmico puede desencadenarse por temperaturas altas y existe una temperatura de inicio del descontrol térmico por encima de la cual la temperatura de la batería aumentará sin control.
La fuga térmica es una reacción incontrolada que puede ocurrir en las baterías de iones de litio . Un daño a la batería o un cortocircuito pueden provocar la acumulación de calor y presión en ella. Si esto alcanza cierto nivel, se desencadenan reacciones químicas que generan más calor y presión, creando un bucle de retroalimentación positiva. La fuga térmica puede propagarse rápidamente de una batería a otra, provocando explosiones catastróficas e incendios. Los subproductos de la fuga térmica pueden incluir grandes cantidades de hidrógeno inflamable y otros gases fluoroorgánicos tóxicos.
Los posibles desencadenantes de un descontrol térmico incluyen la sobrecarga de la batería, el sobrecalentamiento de la batería o la exposición de la misma a altas temperaturas, una tasa de descarga excesivamente alta, un cortocircuito o daños como una perforación.
Cualquiera de estos factores puede desestabilizar los materiales de alta energía y los componentes orgánicos de la batería, provocando que generen su propio calor. Si este calor no se disipa con la suficiente rapidez, la temperatura de la batería seguirá aumentando, lo que acelera el proceso de liberación de calor.
La fuga térmica afecta los niveles de voltaje, temperatura y presión de la batería. Justo antes de la fuga térmica, el voltaje de la batería disminuye debido a la delaminación de los electrodos. Las reacciones químicas exotérmicas provocan un aumento de la temperatura, mientras que la generación de gas a partir de las reacciones químicas, junto con la evaporación del electrolito, aumenta la presión interna de la batería.
Para gestionar adecuadamente una fuga térmica, es fundamental contar con ciertas medidas de seguridad. Estas buscan prevenir la fuga térmica en primer lugar y, posteriormente, mitigar el impacto negativo y aliviar los problemas de seguridad asociados con este tipo de evento.
Algunas de las medidas de seguridad preventivas incluyen una caja de batería robusta, un sistema de refrigeración eficiente y características de diseño y control de protección. Se pueden utilizar aditivos ignífugos tanto en el electrolito como en el separador para mejorar la estabilidad térmica de la batería y evitar su ignición.
Si las medidas de seguridad preventivas fallan, la segunda línea de defensa incluye medidas de seguridad destinadas a detener o reducir los daños causados por la fuga térmica. Una de estas medidas es la desconexión del separador. Una ventaja de usar un separador de polímero en gel es que también actúa como fusible térmico. El separador se fundirá y su estructura se romperá mucho antes de que la temperatura de la batería alcance el umbral de fuga térmica. Esto detiene el transporte de iones de litio, desconectando así la celda de la batería. El único problema es que el separador tarda en colapsar, por lo que la desconexión del separador no detendrá por completo todas las reacciones químicas y la temperatura puede seguir aumentando, lo que puede provocar la fuga térmica.
En este punto, se acumularán gases inflamables dentro de la batería, lo que aumentará aún más la presión y la temperatura. La fuga térmica ya no se puede detener, por lo que se aplican medidas de seguridad para limitar el impacto. Un mecanismo de ventilación liberará estos gases de forma controlada, en lugar de una explosión descontrolada. También liberará calor y presión de la batería para reducir el riesgo de cortocircuito o rotura.
OE ofrece una serie de soluciones para la seguridad de las baterías de iones de litio en nuestra gama de productos OE Lion . Un ejemplo de mecanismo de ventilación en esta gama es el disco de ruptura PRO-LP . Este disco de acción inversa está diseñado para estallar con precisión a las bajas presiones asociadas con las carcasas de las baterías. Tiene una ranura en la periferia del disco, por lo que si la presión aumenta hasta un punto crítico, el disco se romperá en la ranura para ofrecer un alivio inmediato de la presión. Además, el diseño de perfil bajo y alta integridad del PRO-LP cumple con las especificaciones de protrusión y ofrece una apertura inmediata y completa para una ventilación rápida (aprox. 4 milisegundos) y reduce el riesgo de propagación de la fuga de las baterías de iones de litio.
Una solución alternativa con un perfil aún más bajo es el Disco Compuesto Plano . La protuberancia es mínima y el disco compuesto de acción directa rompe con precisión a presiones ultrabajas sin comprometer la integridad del diseño.
Finalmente, para aplicaciones de baterías de mayor tamaño (es decir, a escala de red), donde se requiere un área de ventilación adicional, nuestra gama MV de venteos contra explosiones ofrece un venteo de perfil bajo con la flexibilidad de estar disponible en tamaños, formas y presiones personalizados para adaptarse a sus necesidades. Muchos de estos venteos no requieren marco, lo que reduce el costo total y mitiga los riesgos asociados con la sobrepresurización. El diseño del venteo mejora aún más la confiabilidad y el rendimiento.
OE Lion™ de OsecoElfab ofrece una gama de discos de ruptura especializados para baterías de iones de litio. Estas soluciones de alta tecnología son totalmente personalizables para adaptarse a los entornos únicos y, a menudo, desafiantes en los que funcionan las baterías de iones de litio en vehículos eléctricos e híbridos. Los discos de ruptura ofrecen un alivio de presión de emergencia rápido, fiable y preciso. Existe la opción de añadir una membrana de ventilación a cada disco para una ecualización continua de la presión. La combinación de estas dos características de seguridad de presión en un solo dispositivo permite a los fabricantes e integradores de baterías diseñar baterías de iones de litio más seguras, sencillas y rentables.
Nunca más comprometa la seguridad, el diseño ni el rendimiento de su batería de iones de litio: comuníquese con nuestro equipo de expertos hoy mismo.