Zvyšování bezpečnosti u bateriových článků

Jan Horník

Master's thesis

Increasing the safety of battery boxes

Abstract:

Tato diplomová práce se zaměřuje na zvyšování bezpečnosti lithium-iontových bateriových článků a bateriových boxů, což je kritické pro široké využití elektrických vozidel (EV) v elektromobilitě. S rostoucím počtem EV na silnicích se zvyšuje potřeba zajistit jejich bezpečné použití, jelikož jsou spojeny s rizikem tepelného úniku (TR) a následného vznícení. V práci jsou představeny současné metody a materiály používané k posílení bezpečnosti LIB, včetně vývoje izolačních nástřiků a integračních plynových senzorů do BMS. Experimentální část práce se soustředila na testování elektrické pevnosti různých izolačních nástřiků a hodnocení jejich vlivu na bezpečnost bateriových boxů. Byly analyzovány a porovnány dielektrické vlastnosti různých typů nástřiků, a byl hodnocen jejich potenciál pro použití v EV. Práce ukázala, že kvalita a počet vrstev nástřiku mají zásadní vliv na dielektrické vlastnosti materiálů. Byly identifikovány klíčové faktory, které ovlivňují tyto vlastnosti, jako jsou poréznost materiálů a nerovnoměrná aplikace nástřiku. Práce přispívá k lepšímu pochopení významu izolačních nástřiků pro zvýšení bezpečnosti LIB a poskytuje cenné informace a doporučení pro výzkumné týmy a výrobce EV, směřující k inovacím v oblasti materiálů a bezpečnostních technologií bateriových boxů.

Abstract:

This thesis focuses on improving the safety of lithium-ion battery cells and battery boxes, which is critical for the widespread use of electric vehicles (EVs) in electromobility. With the increasing number of EVs on the road, the need to ensure their safe use increases, as they are associated with the risk of heat leakage and subsequent ignition. The work presents the current methods and materials used to enhance the safety of LIBs, including the development of insulating coatings and the integration of gas sensors into the BMS. The experimental part of the work focused on testing the electrical strength of various insulating coatings and evaluating their effect on the safety of battery boxes. The dielectric properties of different types of coatings were analyzed and compared, and their potential for use in EVs was evaluated. The work showed that the quality and number of coating layers have a major influence on the dielectric properties of materials. Key factors influencing these properties have been identified, such as the porosity of the materials and non-uniform spray application. The work contributes to a better understanding of the importance of insulating coatings to enhance the safety of LIBs and provides valuable information and recommendations for research teams and EV manufacturers, aiming for innovations in battery materials and safety technologies for battery boxes.

Keywords

bezpečnost bateriových článků, lithium-iontové baterie, elektromobilita, izolační nástřiky, dielektrické vlastnosti, testování elektrické pevnosti, bateriové boxy, tepelný únik

Keywords

battery cell safety, lithium-ion batteries, electromobility, insulating coatings, dielectric properties, electrical strength testing, battery boxes, thermal runaway

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2024
• Supervisor: Pavel Klaus
• Reader: Radim Trojan

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Master programme:
Materiály a technologie pro automobilový průmysl