Determining the location of overheating in an electrochemical battery

Abstract

This paper presents a device and a method for early warning of the risk of thermal runaway in electrochemical batteries. The effectiveness of the proposed system was assessed using mathematical modeling applied specifically to the battery module of the Audi e-tron. Modeling of prismatic cell overheating and calculation of instantaneous operating modes were performed in Excel Microsoft 365. The results, presented in analytical graphs, demonstrate the ability of the system to detect battery cell overheating, which confirms both the operability of the device and the reliability of the method. The proposed solution is especially suitable for improving the safety of lithium-ion, nickel-cadmium and other multi-cell battery systems during operation, as well as for integration into new battery modules. Main applications: monitoring cell temperature in a multi-cell battery module; early warning of thermal runaway risk in a multi-cell battery module; providing emergency alerts in case of immediate and obvious thermal runaway danger.

Această lucrare prezintă un dispozitiv și o metodă pentru avertizarea timpurie a riscului de fuga termică în bateriile electrochimice. Eficacitatea sistemului propus a fost evaluată folosind modelarea matematică aplicată specific modulului bateriei Audi e-tron. Modelarea supraîncălzirii celulelor prismatice și calculul modurilor de funcționare instantanee au fost efectuate în Excel Microsoft 365. Rezultatele, prezentate în grafice analitice, demonstrează capacitatea sistemului de a detecta supraîncălzirea celulelor bateriei, ceea ce confirmă atât operabilitatea dispozitivului, cât și fiabilitatea metodei. Soluția propusă este potrivită în special pentru îmbunătățirea siguranței sistemelor de baterii litiu-ion, nichel-cadmiu și alte sisteme multicelulare în timpul funcționării, precum și pentru integrarea în module de baterii noi. Aplicații principale: monitorizarea temperaturii celulelor modulului bateriei multicelular; avertizare timpurie a riscului de fuga termică modulului bateriei multicelular; furnizarea de alerte de urgență în caz de pericol imediat și evident de fuga termică.