(Digital Presentation) Thermal Runaway Initiation, Propagation and the Potential for Propagation Inhibition in Commercial Automotive Lithium-Ion Cells and Modules
Notice bibliographique
Résumé
Lithium-ion batteries, containing flammable electrolytes, have become safer in many ways since their invention. As the technology matures, energy and power densities increase: the European Council for Automotive R&D set 2030 (cell level) targets for battery electric vehicle energy density of 1000 Wh L-1, with 450 Wh kg-1 specific energy and 1800 W kg-1 peak specific power. This rise in energy and power densities increases the risk of accidental release of energy from the batteries and thermal runaway (TR). Safety is thus a key concern when designing a lithium-ion battery system for electric vehicles (EV). TR relates to fast heating of a battery cell caused by exothermic chemical decomposition reactions of the materials inside the cells. It develops in a cell when heat is generated and cannot be dissipated quickly enough to the surroundings, giving rise to an abrupt (exponential) temperature increase and subsequent reaction rate increase. During TR, various exothermic side reactions can occur, leading to temperature increase, accompanied by pressure increase as electrolyte evaporates and venting. This can result in the emission of highly flammable gas and the formation of toxic atmosphere, as well as, in fire and, in very rare circumstances, in explosion. The corresponding temperature increase in adjacent cells (or modules) might then be sufficient to cause them to also go into TR – leading to a process known as thermal runaway propagation (TRP). Fit-for purpose testing procedures to assess the risks associated with TRP are therefore of utmost importance and the focus should always be the safety of the EV occupants, bystanders, first responders and property. Some tests in current standards and regulations try to simulate internally driven failures (e.g. internal short circuit), but whether these tests are suitable to represent field failures remains an open question. This work will give an insight into two selected TR initiation methods assessed within JRC’s TR initiation and propagation test campaigns, namely (a) localised rapid external heating, as developed and patented internationally by NRC (National Research Council Canada) and (b) ceramic nail penetration, as described in the IEC TR 62660-4 standard. It examines the response of short-stacks of pouch cells extracted from automotive batteries after TR is triggered in a single cell. Experimental data and analysis to better understand how TR propagates and the potential for TRP inhibition will be reported. The potential of inhibiting TRP is explored on 2- and 5-cell assemblies with a multi-layer, porous, composite insulation material between cells. Separating the cells can delay significantly TRP in adjacent cells in modules constructed with pouch cells, whereas TRP may be slowed and even inhibited as the thickness of the multilayer material varies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,254 | 0,082 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».