Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.25257/TTS.2025.4.110.113-122
Ключевые слова: electric vehicle, lithium-ion battery, fire suppression, электромобиль, литий-ионный аккумулятор, пожаротушение
Аннотация: Введение. В статье предлагается подход для снижения пожарной опасности тяговых литий-ионных (Li-ion) аккумуляторных батарей электромобилей (ЭМ). Актуальность работы обусловлена стремительным ростом популярности электрокаров. тяговые батареи, использующиеся в данных средствах передвижения, обладают повышенной пожарной опасностью в вПоказать полностьюиду бурного протекания химической реакции и негативного влияния на окружающие объекты. Предложенный в статье подход состоит во внедрении слоя аэрогеля в качестве теплоизолирующего материала, способствующего снизить негативное воздействие от возгорания Li-ion аккумуляторной батареи ЭМ. Цели и задачи. Цель работы - снижение пожарной опасности тяговых Li-ion аккумуляторных батарей ЭМ. Задачей является компьютерное моделирование теплового воздействия на окружающие объекты отдельной секции Li-ion аккумуляторной батареи. Методы исследования. Численное моделирование проведено на базе COMSOL Multiphysics с использованием метода конечных элементов, что позволило получить детальную информацию о распределении физических величин - температуры, напряжений, скорости, что недоступно при аналитических решениях. Результаты и их обсуждение. Использование аэрогеля для изоляции батарей ЭМ потенциально способствует: защите батареи от теплового разгона и дальнейшего возгорания, увеличению запаса хода автомобиля за счёт снижения энергозатрат на поддержание оптимальной температуры батареи, улучшению стабильности работы в широком диапазоне температур, повышая её надёжность за счёт предотвращения перегрева и снижения риска возгорания. Аэрогели, характеризующиеся чрезвычайно низкой плотностью и высокими теплоизоляционными свойствами, обусловленными их пористой микроструктурой, способны значительно снизить теплопередачу между батареей ЭМ и окружающей средой. Одним из недостатков этих материалов является то, что снижается плотность энергии - количество энергии, которое аккумулятор может хранить в определённом объёме, что приводит к увеличению веса аккумулятора. Выводы. В статье предлагается технология защиты Li-ion аккумуляторных батарей ЭМ. Создана численная имитационная модель ячейки аккумуляторной батареи, позволяющая смоделировать процесс теплового разгона, предложен метод защиты для минимизации термического повреждения с помощью интеграции слоя аэрогеля. Полученные результаты могут быть востребованы при проектировании системы управления безопасностью аккумуляторных батарей ЭМ. Introduction.The article proposes an approach to reduce the fire hazard of traction lithium-ion (Li-ion) batteries of electric vehicles (EV). The relevance of the work is due to the rapid growth in popularity of EV; traction batteries used in these vehicles have an increased fire hazard due to the rapid course of a chemical reaction and the negative impact on surrounding objects. The proposed approach consists of introducing a layer of aerogel as a heat-insulating material that helps reduce the negative impact of ignition of a Li-ion of an EV. Aims and objectives. The aim of the research is to reduce the fire danger of traction Li-ion batteries of EV’s. The task is computer modeling of the thermal impact on surrounding objects of a separate section of Li-ion batteries. Research methods. Numerical modeling was carried out on the basis of COMSOL Multiphysics, using the finite element method, which made it possible to obtain detailed information on the distribution of physical quantities - temperature, stress, speed, which is not available with analytical solutions. Results and its discussion. Using aerogels to insulate EV batteries has the potential to: protect the battery from thermal shock and further fire, increase the vehicle's range by reducing energy costs to maintain the battery at an optimal temperature, improve stability over a wide temperature range, increasing its reliability by preventing overheating and reducing the risk of fire. Aerogels, which are characterized by extremely low density and high thermal insulation properties due to their porous microstructure, can significantly reduce heat transfer between the EV battery and the environment. One of the drawbacks of these materials is that they reduce energy density - the amount of energy a battery can store in a given volume. This increases the battery's weight, which impacts the vehicle's range. Conclusion. The article proposes a protection technology for Li-ion EV batteries. A numerical simulation model of a battery cell has been created, allowing the thermal runaway process to be simulated, and a protection method has been proposed to minimize thermal damage by integrating an aerogel layer. The results obtained may be in demand when designing a safety management system for EV batteries.
Журнал: Технологии техносферной безопасности
Выпуск журнала: № 4
Номера страниц: 113-122
ISSN журнала: 20717342
Место издания: Москва
Издатель: Академия государственной противопожарной службы