Kako je napravljena nesamozapaljiva baterija?
Prije nekoliko dana, CCTV's"Danas's Statement" kolumna je prijavila nesreću sa spontanim sagorevanjem na Samsung Note 4 2017. godine, zbog čega je četvorogodišnja devojčica izgorela lice. Samsung' mobilni telefoni su čak bili zabranjeni za nošenje u avionima zbog problema sa spontanim sagorevanjem.
Ako spontano sagorevanje baterije mobilnog telefona od 3.500 mAh može uzrokovati da se ozlijedite, onda će počevši od 16kWh posljedice spontanog sagorijevanja čisto električnih vozila s maksimalnom snagom od preko 80kWh biti još strašnije.
Međutim, čini se da Teslina nesreća na akumulatoru nije prekinuta. U Hong Kongu je ranije pronađena i nesreća za koju se sumnja da je došlo do požara akumulatora Tesla Model S. Vozilo je sletelo u septembru 2015.
Osvrćući se na nedavne nesreće, modeli su u osnovi bili prva generacija modela S koji je stavljen na tržište 2013-2015, a vijek trajanja baterije bio je više od 4-6 godina.
& quot;prvo spali" Model S pojavio se u oktobru 2013. godine – kada je model S vozio, šasija je udarila u oštar predmet. Tada se vozilo oglasilo alarmom i vlasnik je napustio vozilo i pobjegao. Nakon 20 minuta vozilo je počelo da gori, Model S Okvir je izgoreo.
U stvari,"First Burn" nejasno otkriva strašne posljedice spontanog izgaranja ovako velikih litijumskih baterija, a osnovni razlog leži u brzom punjenju i brzom otpuštanju litijumskih baterija, što ne samo da uzrokuje veliku štetu na bateriji, već utiče i na termičko upravljanje baterijom. baterija. Zahtjevi su vrlo visoki, a model S savršeno odgovara gornje dvije tačke.
Sigurnost baterije je glavni preduvjet za nas da uživamo u praktičnom životu koji donosi elektrifikacija. Kako bi osigurali sigurnost baterija za električna vozila, bez obzira na državu, proizvođači baterija ili automobili su uradili mnogo za to.
Koje se vrste baterija danas koriste i kako država, OEM i proizvođači električnih baterija osiguravaju sigurnost baterija električnih vozila? ovaj život.
Napajanje baterije danas
Nakon godina razvoja, čisto električna vozila i hibridna vozila dovela su do pune eksplozije u 2018. Odgovor na tržištu električnih baterija je kontinuirano povećanje isporuka električnih baterija.
Kako je napravljena nesamozapaljiva baterija?
Isporuke električnih baterija u prvih 10 mjeseci 2018. godine premašile su one iz 2017. godine, uz rast od više od 84% u odnosu na prethodnu godinu, a ukupna instalirana snaga dostigla je 56,89 GWh.
Uz kontinuirano lansiranje novih energetskih modela starih OEM proizvođača u 2019. i isporuku novih kompanija za proizvodnju električnih automobila, očekuje se da će ovaj broj nastaviti rasti u 2019. godini.
Trenutno, glavne baterije koje se koriste u novim energetskim vozilima na tržištu su najčešće korištene ternarne litijumske baterije, sigurne i stabilne litijum-gvozdeno-fosfatne baterije i Toyotine' ekskluzivne nikl-metal hidridne baterije.
Upoređujući električna vozila prije 2017. godine, može se otkriti da je energetska gustina baterija porasla sa 103,3Wh/kg na 142,4Wh/kg, a zemlja je postavila cilj od 300kWh/kg do 2020. godine. ogromno povećanje gustoće energije energetskih baterija leži u širokoj primjeni ternarnih litijumskih baterija.
Vozila koja koriste ternarne litijumske baterije uključuju model 3, Corolla e+, BYD Yuan EV i mnoge druge mainstream nove energetske modele.
Kako je napravljena nesamozapaljiva baterija?
Prednost ternarnog litijuma leži u njegovoj visokoj gustoći energije. Trenutno najnaprednije Tesla i Panasonic baterije mogu doseći blizu 300kWh/kg, dok CATL i BYD trenutno mogu doseći 200kWh/kg. Trenutno, materijali za ternarne litijumske baterije još uvijek imaju puno prostora za poboljšanje. . Međutim, sigurnosne performanse i ciklus baterija nisu tako dobri kao litijum-željezo-fosfatne baterije, a država ih je zabranila da se koriste na putničkim vozilima.
Tržišni udio drugi nakon ternarnog litijuma jesu litijum-željezo-fosfatne baterije. Zbog svojih izvanrednih sigurnosnih performansi, uglavnom se koriste u komercijalnim vozilima. Trenutno, električni autobusi koji saobraćaju ulicama uglavnom koriste litijum-gvozdene fosfatne baterije.
U poređenju sa ternarnim litijumskim baterijama, isparavanje elektrolita se dešava na 200 stepeni Celzijusa, što je sklono spontanom sagorevanju. Litijum-gvozdeno-fosfatne baterije će imati ovaj problem tek na 800 stepeni Celzijusa. Međutim, BYD, koji trenutno ima najveću gustinu baterije, može doseći samo 150 kWh/h. Serija BYD Dynasty, koja je koristila litijum-gvozdene fosfatne baterije, takođe je prešla na ternarne litijumske baterije.
Sada kada je gustoća energije litijum-željezo-fosfatnih baterija blizu teorijske granice, nema mnogo prostora za poboljšanje. Štaviše, kapacitet će se smanjiti za manje od 20% nakon punjenja 100 puta ispod -10 stepeni, a u osnovi ga je teško koristiti u hladnim okruženjima.
Što se tiče Toyotinih's ekskluzivnih nikl-metal hidridnih baterija, iako su sigurnost i pouzdanost testirani dugi niz godina, nije se dogodila nijedna nesreća u pogledu sigurnosti baterija nakon toliko godina korištenja. Međutim, Toyota je postavila previše patentnih barijera u tom pogledu, što otežava korištenje drugim proizvođačima.
Vremena ciklusa Ni-MH baterija su vrlo niska, a mogući su samo ciklusi malog punjenja i niskog pražnjenja. Toyota Prius održava bateriju na 40% do 60% kapaciteta. Osim toga, gustoća energije je čak niža od one kod litijum-željezo-fosfatnih baterija, tako da se ne može koristiti u hibridnim modelima i čisto električnim modelima. Hibridni modeli Toyote&i čisto električni modeli također koriste ternarne litijumske baterije.
Oslanjajući se na veliki tržišni udio ternarnih litijumskih baterija i litijum-željezno-fosfatnih baterija, CATL-ove isporuke za 2018. nadmašile su isporuke Panasonica, koji se oslanjao na Teslu i Toyotu i druge čisto električne hibridne modele, i BYD-a, koji uglavnom isporučuje sopstvene modele. Težnja da bude šampion u isporukama, sa tržišnim učešćem od 41,3% na domaćem tržištu.
Međutim, u smislu gustine energije i cijene, oni su još uvijek u nepovoljnijem položaju u odnosu na Panasonic, LG i druge japanske i korejske baterije. Da li se sadašnje tržište može održati nakon smanjenja subvencija i dalje je pod znakom pitanja. Naravno, kao partner BMW-a u bateriji, vjerujem da CATL ima dovoljno snage da razvije proizvode sa nižim cijenama i boljim proizvodima.
Kako sagorevaju litijum-jonske baterije
Pa, nakon razgovora o klasifikaciji energetskih baterija i prošlosti i sadašnjosti, hajde sada's govoriti o litijumskoj bateriji s najvećim tržišnim udjelom, zašto se tako lako zapaliti.
Izvor požara litijumske baterije je termički bijeg.
Glavni razlozi za pregrijavanje i spontano izgaranje litijumskih baterija su unutrašnji i spoljašnji. Unutarnji uzrok je uglavnom starenje baterije, a vanjski uzroci su uglavnom: probijanje, sudar, kratki spoj, vanjsko pregrijavanje, te pražnjenje i prepunjavanje velike snage.
Litijumske baterije se sastoje od pozitivne elektrode, negativne elektrode i separatora koji propušta samo litijum jone. Baterija emituje toplotu tokom rada. Kada se temperatura poveća na određenu temperaturu, dijafragma će se termički zatvoriti, sprečavajući prolaz litij-iona, izolujući pozitivne i negativne elektrode baterije, zaustavljajući reakciju i sprečavajući pregrijavanje baterije.
Međutim, dijafragma će puknuti nakon određene temperature i izgubiti svoj zaštitni učinak. Kada vanjska toplina prouzrokuje pucanje dijafragme ili fizičko oštećenje kao što je probijanje ili sudar, ili čak kristal litij jona formiran zbog starenja negativne elektrode probuši dijafragmu, dijafragma neće moći izolirati pozitivnu i negativnu elektrodu, a doći će do unutrašnjeg kratkog spoja u bateriji.
Zbog unutrašnjeg kratkog spoja, baterija ima kontakt velike površine između pozitivne i negativne elektrode i burno reagira, oslobađajući mnogo topline, a taj proces se nastavlja intenzivirati, a temperatura nastavlja rasti.
Elektrolit koji se koristi u litijumskim baterijama nije stabilan na visokim temperaturama. Osim isparavanja na visokim temperaturama, stvaranje plina će uzrokovati širenje i pucanje baterije, što pojačava unutrašnji kratki spoj. Nakon postizanja određene temperature, dogodit će se niz reakcija raspadanja, a velika količina topline, te topline će uzrokovati da se reakcija dodatno intenzivira i na kraju proizvede efekat samozagrijavanja.
Kada litijumska baterija ima unutrašnji kratki spoj zbog različitih razloga, oslobođena toplota može izazvati lančanu reakciju preostale baterije, što će na kraju dovesti do velike površine toplotnog bekstva.
Elektrolit koji se koristi u litijumskim baterijama je hlapljiv i zapaljiv organski rastvarač, koji se može zapaliti pod uticajem toplote. Ono što se konačno pojavilo bilo je kao u nekoliko nesreća sa spontanim sagorijevanjem modela S. Iznenada se pojavila velika količina dima, a vatra se u kratkom roku razbuktala, te je vatru bilo teško ugasiti.
Nacionalni obavezni standardi osiguravaju sigurnost
S obzirom da postoje problemi sa litijumskim baterijama, kako bi se osigurala bezbedna upotreba litijumskih baterija u putničkim vozilima, država je uspostavila dva seta strogih obaveznih standarda za akumulatore i akumulatore za putničke automobile, uključujući i zemlje sistema, sa 16 i 10 testom bezbednosti. stavke respektivno. Svi testovi moraju biti položeni u isto vrijeme, a električna vozila koja ispunjavaju dva nacionalna standarda mogu se plasirati na tržište kako bi zadovoljila potrošače.
Svi testovi se izvode pod uslovom da je baterija potpuno napunjena. Nekoliko testova je nasilnije. Direktor će o tome detaljno govoriti i neka svi osjete strogost ovog standarda.
Akupunkturni test je da se čeličnom iglom prečnika 6-8 mm vertikalno ubode brzinom od 25 mm/s i probije najmanje tri baterije, a čelična igla ostaje u bateriji. Posmatrajte jedan sat bez eksplozije, sagorevanja ili požara.
Test zagrijavanja treba povećati na 130 stepeni brzinom od 5 stepeni Celzijusa u minuti i držati ga 30 minuta. Nakon prestanka grijanja, pazite jedan sat da ne može doći do eksplozije, izgaranja ili požara.
Ispitivanje temperaturnog ciklusa je podešavanje temperature prema temperaturi i trajanju gornje tabele, ciklus 5 puta i posmatranje jedan sat nakon toga, ali i dalje nema eksplozije, sagorevanja ili požara.
Postoji i eksterno ispitivanje vatre. Koristi se rezervoar za lož ulje veći od akumulatorskog sistema. Baterija je direktno izložena na 50 cm iznad mangala. Plamen direktno sagoreva bateriju 70 sekundi, a zatim se poklopac dodaje 60 sekundi ili direktno. Nastavite da gori 60 sekundi. Ako baterija ima plamen nakon što je napustila izvor vatre, biće potrebno manje od 2 minute da se ugasi. Posmatrajte 2 sata, ne smije doći do eksplozije, zapaljenja ili požara.
U stvari, nakon ovih strogih standardnih testova, vjerovatnoća spontanog paljenja baterija električnih vozila nije veća od one kod vozila na gorivo. Za čisto električna vozila ili hibridna vozila koja proizvode i prodaju moćni OEM-ovi, svi mogu biti sigurni u pogledu sigurnosti. .
Kontinuirano poboljšavanje sigurnosnih performansi
Pored sigurnosnih performansi predviđenih nacionalnim obaveznim standardima samog akumulatora, kako bi se osigurala sigurnost pogonskog akumulatora vozila, postoji i mnoga druga oprema koja osigurava njegovu sigurnost.
Na primjer, nakon što je Tesla spaljen od probušene baterije 2013. godine, Tesla je redizajnirao vanjski zaštitni uređaj baterije.
Upotreba materijala od legure aluminijuma i titanijuma za stvaranje otklona"štita" ne samo da može zaštititi od frontalnih udara, već i odbiti neke prskane ili probušene predmete, što uvelike smanjuje vjerovatnoću da će baterija biti probušena i udarena izvana.
Još jedan važan uređaj za izbjegavanje pregrijavanja baterije je BMS algoritam za upravljanje napajanjem u sistemu napajanja. Efikasan algoritam upravljanja napajanjem može efikasno izbjeći pojavu prekomjernog punjenja. Budući da se snaga baterije ne može direktno otkriti, može se procijeniti samo strujom i naponom. Kada je strategija upravljanja napajanjem pogrešna zbog vremenskih i drugih razloga, lako je uzrokovati prepunu.
Prekomjerno punjenje uzrokuje otapanje pozitivne elektrode baterije, elektrolit se oksidira i razgrađuje, baterija se zagrijava i nabubri i puca, te se konačno zapali.
Sada različiti timovi širom sveta proučavaju naprednije i efikasnije algoritme za upravljanje napajanjem. Odličan algoritam za upravljanje napajanjem ne samo da može otkriti prekomjerno punjenje baterije na vrijeme kako bi se izbjeglo pregrijavanje, već i prepoznati da li dolazi do unutrašnjeg kratkog spoja, izdati upozorenja osoblju vozila i uputiti osoblje da brzo pobjegne.
Može čak i smanjiti temperaturu unutrašnjeg dijela kratkog spoja kroz aktivni sistem odvođenja topline i konačno ostvariti kontrolu temperature prije termičkog bijega.
Naravno, drugi način je korištenje aktivne strategije kontrole temperature, korištenjem cirkulacijskog sistema hlađenog tekućinom za omotavanje baterije. Ne samo da može izbjeći prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje uzrokovano previsokom ili preniskom temperaturom baterije, već i održavanje baterije u odgovarajućem temperaturnom rasponu, održavanje punjenja baterije na najboljoj temperaturi i postizanje najboljeg efekta brzog punjenja.
Tradicionalna membrana litijumske baterije koristi jedan polietilen ili polipropilen, a membrana će se oštetiti kada temperatura pređe 135 stepeni i postoji opasnost od spontanog izgaranja. Nova baterija koristi kompozitnu dijafragmu od polipropilen-polietilen-polipropilena, koja i dalje može održavati funkciju blokiranja membrane na višim temperaturama.
Osim toga, elektrolit u tradicionalnim baterijama se razgrađuje na visokim temperaturama, stvarajući veliku količinu plina i topline, te dolazi do termičkog bijega. Dodavanjem fosfatnog estera usporivača plamena u elektrolit, reakcija se može efikasno prekinuti i reakcija sagorevanja može biti organizovana.
Postoji mnogo više ovih različitih mjera, a one se stalno poboljšavaju na osnovu povratnih informacija korisnika i rezultata testiranja. Sigurnost električnih vozila neće zaostajati za vozilima na gorivo zbog promjena u elektroenergetskom sistemu.
Kao budući pravac razvoja, postoji mnogo različitih kompanija i različitih tehničkih timova koji konstantno doprinose sigurnosnom učinku električnih vozila. Trenutna sigurnost vozila na gorivo je također sažeta i poboljšana u različitim nesrećama. U budućnosti, kako se električna vozila sve više pojavljuju u našim životima, sigurnost električnih vozila će sigurno biti dodatno poboljšana.
Direktor ima šta da kaže
Sigurnost litijumskih baterija za električna vozila nije niska i poboljšava se korak po korak.
Kao novi tip vozila, potrošači nemaju razloga tražiti više standarde za električna vozila od vozila na gorivo. U isto vrijeme, električna vozila trebamo gledati u razvojnoj perspektivi, umjesto da ih slijepo kritiziramo iz konzervativne perspektive.
Neki ljudi kažu da je najgori auto kojeg se može sjetiti domaći čisto električni automobil. Sve što mogu reći o ovome je da kada je automobilska industrija počela, nije bilo vjerovanja da automobili mogu zamijeniti konjske zaprege.
Tesla se nije dobro pokazao u pogledu sigurnosti iz razloga kao što je previše agresivnost. Više od 7000 18650 baterija napunjenih modelom S jednostavno su noćna mora za sistem upravljanja napajanjem. Ali ne možemo'negirati električna vozila zbog ovoga. Sa sadašnjeg tržišta, tehnologija sigurnosti baterija električnih vozila daleko je premašila ovih 18650 baterija.
Pad novih energetskih subvencija u 2019. loša je vijest za industriju novih energetskih vozila, jer cjenovna prednost vozila na gorivo više nije očigledna. Ali iz druge perspektive, može promovirati i nova energetska vozila.
U prošlosti, mnoge kompanije koje su živjele od subvencija mogle su biti eliminirane samo od strane tržišta, a ostale su bile kompanije s dovoljnim R&D sposobnostima, proizvodnim i proizvodnim mogućnostima. Za sigurnost električnih vozila, isključujući ove kompanije za električna vozila koje su se transformisale iz"Old Tou Le" može efikasno poboljšati prosječan nivo sigurnosti domaćih čisto električnih vozila.
