Lösungen zur Vermeidung von thermischem Durchgehen bei Lithium-Akkus während der Verarbeitung

Hallo Yesa, es gibt verschiedene Ursachen für Lithiumbatteriebrände aufgrund von thermischem Durchgehen, wie z. B. interne Kurzschlüsse, Tiefentladung und Überladung. Abgesehen von batteriebedingten Defekten: Wie verhalten sich Lithiumbatterien in HEVs? Akku Welche Lösungen bieten Lieferanten, um solche thermischen Durchgeh-Vorfälle beim Wärmemanagement der Batterie während der Verarbeitung des Akkupacks zu vermeiden?

Ja, ich beantworte Ihre Frage gerne:

Lieferanten von Lithium-Ionen-Akkus für Hybridfahrzeuge können das Risiko eines thermischen Durchgehens während der Akkuverarbeitung und -montage durch robuste Konstruktion, Fertigungskontrollen und integrierte Wärmemanagementsysteme (TMS) deutlich reduzieren. Dabei liegt der Fokus auf betrieblichen Faktoren wie Wärmeerzeugung und -abfuhr während der Montage und nicht auf Fertigungsfehlern auf Zellebene.

1. Das Paket von Anfang an mit effektiven Wärmemanagementsystemen (TMS) ausstatten

Aktives und passives Wärmemanagement sollten bereits in der Designphase des Gehäuses berücksichtigt werden:

• Aktives TMS**: Verwenden Sie Flüssigkeitskühlplatten, Luftkühlung oder Kältemittelsysteme mit Pumpen, Ventilen und Wärmetauschern. Diese zirkulieren Kühlmittel, um die Wärme während des Lade-/Entladevorgangs gleichmäßig abzuführen und Hotspots zu vermeiden. Halten Sie die Zellen im optimalen Temperaturbereich von 15–35 °C.
• Passive Wärmeleittechnik**: Wärmeleitmaterialien (TIMs) wie wärmeleitende Pasten, Pads oder Spaltfüller werden zwischen Zellen/Modulen und Kühlplatten aufgebracht. Phasenwechselmaterialien (PCMs) oder Isolierschichten (z. B. intumeszierende Materialien oder Schäume) werden verwendet, um Wärme zu absorbieren und die Wärmeausbreitung zwischen den Zellen zu verhindern.
• Strukturelle Merkmale**: Gewährleisten Sie ausreichenden Zellabstand, Kompressionspolster, Belüftungskanäle und eine Unterteilung, um Wärme/Gas abzuleiten und deren Ausbreitung zu begrenzen. Sorgen Sie für eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Pack.

Während der Montage: Wärmeleitpasten/Spaltfüller und Klebstoffe präzise auftragen (z. B. mittels automatisierter Dosierung), um eine gleichmäßige Wärmeleitfähigkeit und Haftung auf den Kühlplatten zu gewährleisten. Aushärtungsprozess kontrollieren, um Defekte zu vermeiden.

2. Strenge Prozesskontrollen und Qualitätssicherung bei der Verpackungsmontage implementieren

Auch ohne Zellfehler können Montagefehler (Fehlausrichtung, Verunreinigung, schlechte Verbindungen) Kurzschlüsse oder ungleichmäßige Erwärmung verursachen:

Montage im Reinraum oder in kontrollierter Umgebung** — Minimieren Sie Staub, Metallpartikel oder Feuchtigkeit, die interne Kurzschlüsse verursachen könnten. Automatisierte Prozesse** — Präzisionsroboter werden für die Zellenplatzierung, Schweiß-/Stromschienenverbindungen und Materialapplikation eingesetzt, um Konsistenz zu gewährleisten und mechanische Belastungen/Beschädigungen zu vermeiden. Inline-Inspektion und -Prüfung**: Elektrische Prüfungen (Spannung, Widerstand, Isolation) zur Erkennung von Kurzschlüssen oder Ungleichgewichten. Wärmebildkameras oder Sensoren zur Überprüfung auf Hotspots nach der Montage. Röntgenprüfung oder andere zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Überprüfung der Ausrichtung und der Verbindungen. Formations-/Zyklustests unter kontrollierten Temperaturen zur Überprüfung des Packungsverhaltens. Vermeiden Sie mechanische/elektrische Überbeanspruchung** — Schonende Handhabung, um Zellverformungen zu verhindern; richtiges Drehmoment an Befestigungselementen; Isolierung an Hochspannungskomponenten (Stromschienen, usw.).

3. Integration eines hochentwickelten Batteriemanagementsystems (BMS)

Das Gebäudeleitsystem (BMS) ist für die laufende Überwachung und Steuerung unerlässlich:

• Überwachen Sie die Spannungen, Ströme und Temperaturen einzelner Zellen in Echtzeit.
• Aktivieren Sie den aktiven Lastausgleich, um Überladung/Tiefentladung zu verhindern.
• Bei Anomalien werden Kühlsysteme, Strombegrenzungen oder Abschaltungen ausgelöst.
• Früherkennung von Gas-/Druck-/Temperaturvorläufern, die zu einer unkontrollierten Explosion führen können, ist einschließlich.

Im Bearbeitungsprozess: Kalibrieren und testen Sie das BMS gründlich während der Packmontage und der Endvalidierung. Weitere bewährte Verfahren für das Wärmemanagement in der Verarbeitung Einheitliche Anordnung** — Zellen in Konfigurationen anordnen (z. B. ausgerichtete Reihen), die eine gleichmäßige Wärmeverteilung und eine einfachere Integration in Kühlsysteme fördern. Materialauswahl** — Wählen Sie feuerhemmende, wärmeleitende Vergussmassen, Schäume oder Beschichtungen, die gleichzeitig elektrische Isolierung und strukturelle Integrität gewährleisten. Diese können Wärme isolieren und deren Ausbreitung verhindern. Entlüftung und Eindämmung** — Konstruktion von Gehäusen mit gezielter Entlüftung und Barrieren zur Kontrolle der Gas-/Wärmefreisetzung ohne Ausbreitung. Validierung nach der Montage** – Führen Sie Temperaturwechseltests, Missbrauchstests (simulierte Überladung, Kurzschluss) und Ausbreitungstests durch, um das TMS unter Belastung zu validieren. Gehen Sie davon aus, dass ein Einzelzellenereignis auftreten kann, und stellen Sie sicher, dass das Packdesign dies abdeckt (NASA-inspirierter Ansatz).

Zusammenfassung der wichtigsten Maßnahmen der Lieferanten

Lieferanten sollten eine mehrstufige Sicherheitsstrategie verfolgen: Verhinderung der Entstehung (durch TMS + BMS + Reinraumprozesse), Früherkennung (Sensoren) und Eindämmung der Ausbreitung (Barrieren + Entlüftung + Wärmeableitung). Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Konstruktion, Verfahrenstechnik und Qualitätssicherung sowie die Einhaltung von Normen, beispielsweise für die Batteriesicherheit von Elektro- und Hybridfahrzeugen.

Zu den laufenden Verbesserungen zählen KI/ML für die vorausschauende Überwachung, fortschrittliche Materialien (z. B. verbesserte Phasenwechselmaterialien) und digitale Zwillinge für Simulationen. Diese Maßnahmen haben sich bei konsequenter Anwendung als wirksam erwiesen, um Störungen in der Produktion und im praktischen Einsatz zu reduzieren. Bei HEV-spezifischen Akkupacks (oft mit hoher Leistungsdichte, aber häufigen Ladezyklen) ist eine robuste Flüssigkeitskühlung und eine vibrationsfeste Montage besonders wichtig.

Ich hoffe, die obigen Angaben helfen Ihnen weiter. Sollten Sie weitere Anmerkungen haben, hinterlassen Sie uns bitte unten eine Nachricht.