Trong thế giới công nghệ hiện đại, việc ứng dụng pin Lithium-ion đã trở nên phổ biến khắp nơi, từ thiết bị điện tử cầm tay đến các phương tiện điện. Tuy nhiên, một trong những mối quan ngại lớn nhất liên quan đến loại pin này là hiện tượng “thermal runaway” – một chuỗi phản ứng nhiệt tự gia tăng có thể dẫn đến hỏa hoạn hoặc vụ nổ.
“Thermal runaway” xảy ra khi nhiệt độ của một tế bào pin tăng lên đến điểm criticial, thường do quá nạp, quá nhiệt hoặc tổn thương vật lý. Khi nhiệt độ của tế bào tăng, các phản ứng hóa học bên trong trở nên càng exothermic, tỏa ra nhiều nhiệt hơn. Chu trình phản hồi tích cực này có thể nhanh chóng leo thang, dẫn đến sự kiện “runaway”.
Hậu quả của “thermal runaway” có thể vô cùng nghiêm trọng. Đối với một xe điện, nó có thể gây ra hỏa hoạn hoặc vụ nổ có thể gây thương tích hoặc tử vong cho hành khách và người đi đường, cũng như phá hủy tài sản và cơ sở hạ tầng.
Để ngăn chặn “thermal runaway”, người ta có thể áp dụng một số biện pháp như:
- Sử dụng hóa chất và vật liệu pin an toàn
- Thiết kế pin với hệ thống quản lý nhiệt độ thích hợp
- Tránh quá nạp và quá nhiệt
- Sử dụng hệ thống quản lý pin để giám sát và kiểm soát nhiệt độ của pin
Simcenter Amesim là một nền tảng mô hình hóa hệ thống Multiphysics có thể được sử dụng để mô phỏng “thermal runaway” của pin Lithium-ion, giúp các kỹ sư xác định và giảm thiểu rủi ro liên quan đến hiện tượng này, từ đó thiết kế ra những loại pin an toàn hơn.
Sử dụng Simcenter Amesim, kỹ sư có thể mô phỏng các khía cạnh sau của “thermal runaway”:
- Quá trình sinh nhiệt và truyền nhiệt bên trong tế bào pin
- Ảnh hưởng của sự thay đổi thiết kế như khe hở và sắp xếp của các tế bào
- So sánh giữa các công nghệ tế bào pin khác nhau, hóa học điện, và ảnh hưởng của chúng đối với hệ thống
- Cách mà các biện pháp phòng ngừa có thể giúp giảm thiểu “thermal runaway” do các yếu tố bên ngoài, đặc biệt là do nguồn nhiệt xung quanh
Bằng cách mô phỏng những quá trình này, Simcenter Amesim giúp kỹ sư hiểu được cách “thermal runaway” xảy ra và cách ngăn chặn nó. Những thông tin này có thể được sử dụng để thiết kế các loại pin an toàn hơn và cải thiện an toàn cho các hệ thống pin.
Ngoài việc mô phỏng “thermal runaway”, Simcenter Amesim còn có thể được sử dụng để:
- Thiết kế và tối ưu hóa hệ thống quản lý nhiệt độ của pin
- Thử nghiệm các hóa chất và vật liệu pin mới
- Xác nhận các tiêu chuẩn an toàn của pin
Simcenter Amesim là một công cụ mạnh mẽ giúp kỹ sư giảm thiểu rủi ro liên quan đến “thermal runaway” của pin. Bằng cách sử dụng Simcenter Amesim, kỹ sư có thể thiết kế ra những loại pin và hệ thống pin đáng tin cậy và bền vững hơn.
Dưới đây là một số tài nguyên bổ sung có thể hữu ích:
- “Thermal Runaway of Lithium-Ion Batteries”: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590174522001337
- “How to Prevent Thermal Runaway in Lithium-Ion Batteries”: https://dragonflyenergy.com/thermal-runaway/
- “How to accurately identify the battery model parameters while saving engineering time”: https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/how-to-accurately-identify-the-battery-model-parameters-while-saving-engineering-time/
Mong rằng bài viết này hữu ích. Xin vui lòng liên hệ nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào khác.
Don’t hesitate to contact Thanh for advice on automation solutions for CAD / CAM / CAE / PLM / ERP / IT systems exclusively for SMEs.
Luu Phan Thanh (Tyler) Solutions Consultant at PLM Ecosystem Mobile +84 976 099 099
Web www.plmes.io Email tyler.luu@plmes.io