Kako je napravljena nesamozapaljiva baterija?
Pre 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 prouzrokovati da se povredite, onda će počev od 16kWh posledice spontanog sagorevanja čisto električnih vozila sa 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 baterije 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 vek trajanja baterije bio je više od 4-6 godina.
& quot;prvo spali" Model S se pojavio u oktobru 2013. - kada je model S vozio, šasija je udarila u oštar predmet. Tada se vozilo oglasilo alarmom i vlasnik je napustio vozilo i pobegao. Posle 20 minuta vozilo je počelo da gori, Model S Okvir je izgoreo.
U stvari,"First Burn" nejasno otkriva strašne posledice spontanog sagorevanja litijumskih baterija tako velikog kapaciteta, a osnovni razlog leži u brzom punjenju i brzom oslobađanju litijumskih baterija, što ne samo da nanosi veliku štetu bateriji, već utiče i na termičko upravljanje baterije. батерија. Zahtevi su veoma visoki, a model S savršeno odgovara gornje dve tačke.
Bezbednost baterije je glavni preduslov za nas da uživamo u praktičnom životu koji donosi elektrifikacija. Da bi se osigurala bezbednost baterija za električna vozila, bez obzira na zemlju, proizvođači baterija ili automobili su uradili mnogo za ovo.
Koje vrste baterija se danas koriste i kako država, proizvođači originalne opreme i proizvođači električnih baterija osiguravaju sigurnost baterija električnih vozila? овај живот.
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 baterija za napajanje u prvih 10 meseci 2018. godine premašile su one iz 2017. godine, sa rastom od više od 84% na godišnjem nivou, a ukupna instalirana snaga dostigla je 56,89 GWh.
Uz kontinuirano lansiranje novih energetskih modela starih OEM-a u 2019. i isporuku novih kompanija za proizvodnju električnih automobila, očekuje se da će ovaj broj nastaviti da raste u 2019.
Trenutno, glavne baterije koje se koriste u novim energetskim vozilima na tržištu su najčešće korišćene ternarne litijumske baterije, sigurne i stabilne litijum-gvožđe-fosfatne baterije i Toyotine' ekskluzivne nikl-metal-hidridne baterije.
Upoređujući električna vozila pre 2017. godine, može se otkriti da je gustina energije akumulatora porasla sa 103,3Wh/kg na 142,4Wh/kg, a zemlja je postavila cilj od 300kWh/kg do 2020. godine. Osnovni razlog za takvo ogromno povećanje gustine energije energetskih baterija leži u širokoj primeni 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 gustini energije. Trenutno, najnaprednije Tesla i Panasonic baterije mogu dostići blizu 300kWh/kg, dok CATL i BYD trenutno mogu dostići 200kWh/kg. Trenutno, materijali za ternarne litijumske baterije još uvek imaju mnogo prostora za poboljšanje. . Međutim, bezbednosne performanse i ciklus baterija nisu tako dobri kao litijum-gvožđe-fosfatne baterije, a država ih je zabranila da se koriste na putničkim vozilima.
Tržišni udeo iza ternarnog litijuma je litijum-gvožđe-fosfatne baterije. Zbog svojih izuzetnih bezbednosnih performansi, uglavnom se koriste u komercijalnim vozilima. Trenutno, električni autobusi koji saobraćaju ulicama uglavnom koriste litijum-gvožđe-fosfatne baterije.
U poređenju sa ternarnim litijumskim baterijama, isparavanje elektrolita se dešava na 200 stepeni Celzijusa, što je sklono spontanom sagorevanju. Litijum-gvožđe-fosfatne baterije će imati ovaj problem samo na 800 stepeni Celzijusa. Međutim, BYD, koji trenutno ima najveću gustinu baterije, može da dostigne samo 150 kWh/h. Serija BYD Dynasty, koja je koristila litijum-gvožđe-fosfatne baterije, takođe je prešla na ternarne litijumske baterije.
Sada kada je gustina energije litijum gvožđe 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 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 desila nijedna nesreća u vezi sa bezbednošću baterija nakon toliko godina korišćenja. Međutim, Tojota je postavila previše patentnih barijera u tom pogledu, što otežava korišćenje drugim proizvođačima.
Vremena ciklusa Ni-MH baterija su veoma mala, a mogući su samo ciklusi malog punjenja i niskog pražnjenja. Toyota Prius održava bateriju na 40% do 60% kapaciteta. Pored toga, gustina energije je čak niža od one kod litijum-gvožđe-fosfatnih baterija, tako da se ne može koristiti u hibridnim modelima i čisto električnim modelima. Hibridni modeli Toyote&i čisto električni modeli takođe koriste ternarne litijumske baterije.
Oslanjajući se na veliki tržišni udeo ternarnih litijumskih baterija i litijum-gvožđe-fosfatnih baterija, CATL-ove isporuke za 2018. nadmašile su isporuke Panasonica, koji se oslanjao na Teslu i Tojotu i druge čisto električne hibridne modele, i BYD-a, koji uglavnom isporučuje sopstvene modele. Težnja da bude šampion u isporuci, sa tržišnim učešćem od 41,3% na domaćem tržištu.
Međutim, u pogledu gustine energije i cene, one su i dalje u nepovoljnijem položaju u poređenju sa Panasonic, LG i drugim japanskim i korejskim baterijama. Da li se sadašnje tržište može održati nakon smanjenja subvencija i dalje je pod znakom pitanja. Naravno, kao partner BMW-a u bateriji, verujem da CATL ima dovoljno snage da razvije proizvode sa nižim cenama i boljim proizvodima.
Kako sagorevaju litijum-jonske baterije
Pa, nakon što smo pričali o klasifikaciji baterija za napajanje i prošlosti i sadašnjosti, hajde da sada' pričamo o litijumskoj bateriji sa najvećim tržišnim udelom, zašto je tako lako zapaliti.
Izvor požara litijumske baterije je termički beg.
Glavni razlozi za pregrevanje i spontano sagorevanje litijumskih baterija su unutrašnji i spoljašnji. Unutrašnji uzrok je uglavnom starenje baterije, a spoljni uzroci su uglavnom: probijanje, sudar, kratak spoj, spoljašnje pregrevanje i pražnjenje i prekomerno punjenje 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 litijum jona, izolujući pozitivne i negativne elektrode baterije, zaustavljajući reakciju i sprečavajući pregrevanje baterije.
Međutim, dijafragma će puknuti nakon određene temperature i izgubiti svoj zaštitni efekat. Kada spoljašnja toplota prouzrokuje pucanje dijafragme ili fizičko oštećenje kao što je ubijanje ili sudar, ili čak kristal litijum jona formiran od starenja negativne elektrode probuši dijafragmu, dijafragma neće moći da izoluje 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 reaguje, oslobađajući mnogo toplote, a ovaj proces nastavlja da se intenzivira, a temperatura nastavlja da raste.
Elektrolit koji se koristi u litijumskim baterijama nije stabilan na visokim temperaturama. Pored isparenja na visokim temperaturama, formiranje gasa će izazvati širenje i pucanje baterije, što pojačava unutrašnji kratki spoj. Nakon postizanja određene temperature, nastupiće niz reakcija raspadanja, a velika količina toplote, ova toplota će prouzrokovati da se reakcija dodatno intenzivira i na kraju proizvede efekat samozagrevanja.
Kada litijumska baterija ima unutrašnji kratki spoj iz 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 isparljiv i zapaljiv organski rastvarač, koji se može zapaliti pod termičkim bekstvom. Ono što se konačno pojavilo bilo je kao u nekoliko nesreća sa spontanim sagorevanjem modela S. Iznenada se pojavila velika količina dima, a vatra se u kratkom roku razbuktala i teško je bilo gašenje.
Nacionalni obavezni standardi obezbeđuju bezbednost
Pošto postoje problemi sa litijumskim baterijama, kako bi se obezbedila bezbedna upotreba litijumskih baterija u putničkim vozilima, država je uspostavila dva seta strogih obaveznih standarda za akumulatore i akumulatore putničkih automobila, uključujući i zemlje sistema, sa 16 i 10 testom bezbednosti. stavke respektivno. Svi testovi moraju biti položeni u isto vreme, a električna vozila koja ispunjavaju dva nacionalna standarda mogu se plasirati na tržište kako bi zadovoljila potrošače.
Svi testovi se vrše pod uslovom da je baterija potpuno napunjena. Nekoliko testova je nasilnije. Reditelj će o tome detaljno govoriti i neka svi osete strogost ovog standarda.
Akupunkturni test je korišćenje čelične igle prečnika 6-8mm za vertikalno bušenje brzinom od 25mm/s i probijanje u najmanje tri baterije, a čelična igla ostaje u bateriji. Posmatrajte jedan sat bez eksplozije, sagorevanja ili požara.
Test zagrevanja treba povećati na 130 stepeni brzinom od 5 stepeni Celzijusa u minuti i držati ga 30 minuta. Nakon prekida zagrevanja, pazite na jedan sat da ne može doći do eksplozije, sagorevanja ili požara.
Test temperaturnog ciklusa je da se temperatura podesi prema temperaturi i trajanju iz gornje tabele, ciklus 5 puta i posmatra jedan sat nakon toga, ali još uvek 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 gorite 60 sekundi. Ako baterija ima plamen nakon što je napustila izvor vatre, biće potrebno manje od 2 minuta da se ugasi. Posmatrajte 2 sata, ne bi trebalo da dođe do eksplozije, sagorevanja ili požara.
U stvari, nakon ovih strogih standardnih testova, verovatnoća 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 proizvođači, svako može biti siguran u pogledu bezbednosti. .
Kontinuirano poboljšanje bezbednosnih performansi
Pored bezbednosnih performansi koje predviđaju nacionalni obavezni standardi samog akumulatora, kako bi se obezbedila bezbednost akumulatora vozila, postoji mnogo druge opreme koja obezbeđuje njegovu bezbednost.
Na primer, nakon što je Tesla spaljen od probušene baterije 2013. godine, Tesla je redizajnirao spoljni zaštitni uređaj baterije.
Upotreba materijala od legure aluminijuma i titanijuma za stvaranje otklona"štit" može ne samo da zaštiti od frontalnih udara, već i da odbije neke prskane ili probušene predmete, što u velikoj meri smanjuje verovatnoću da baterija bude probušena i udarena spolja.
Još jedan važan uređaj za izbegavanje pregrevanja baterije je BMS algoritam za upravljanje napajanjem sistema za napajanje. Efikasan algoritam upravljanja napajanjem može efikasno da izbegne pojavu prekomernog punjenja. Pošto se snaga baterije ne može direktno detektovati, može se proceniti samo na osnovu struje i napona. Kada je strategija upravljanja napajanjem pogrešna zbog vremenskih i drugih razloga, lako je izazvati prekomerno punjenje.
Prekomerno punjenje dovodi do rastvaranja pozitivne elektrode baterije, oksidacije i razlaganja elektrolita, zagrevanja baterije, bubrenja i pucanja, i konačno zapaljenja.
Sada različiti timovi širom sveta proučavaju naprednije i efikasnije algoritme za upravljanje napajanjem. Odličan algoritam za upravljanje napajanjem ne samo da može da otkrije prekomerno punjenje baterije na vreme da bi se izbeglo pregrevanje, već i da prepozna da li dolazi do unutrašnjeg kratkog spoja, da izda upozorenja osoblju vozila i uputi osoblje da brzo pobegne.
Može čak i da smanji temperaturu unutrašnjeg dela kratkog spoja kroz aktivni sistem za disipaciju toplote i konačno ostvari kontrolu temperature pre termičkog bekstva.
Naravno, drugi način je da koristite aktivnu strategiju kontrole temperature, koristeći sistem za cirkulaciju hlađen tečnošću za umotavanje baterije. Ne samo da može izbeći prekomerno punjenje i prekomerno pražnjenje uzrokovano previsokom ili preniskom temperaturom baterije, već i održavanje baterije u odgovarajućem temperaturnom opsegu, održavanje punjenja baterije na najboljoj temperaturi i postizanje najboljeg efekta brzog punjenja.
Tradicionalna dijafragma litijumske baterije koristi jedan polietilen ili polipropilen, a dijafragma će se oštetiti kada temperatura pređe 135 stepeni i postoji opasnost od spontanog sagorevanja. Nova baterija koristi kompozitnu dijafragmu od polipropilen-polietilen-polipropilena, koja i dalje može da održava funkciju blokiranja membrane na višim temperaturama.
Pored toga, elektrolit u tradicionalnim baterijama se raspada na visokim temperaturama, stvarajući veliku količinu gasa i toplote, i dolazi do toplotnog bekstva. Dodavanjem fosfatnog estra usporivača plamena u elektrolit, reakcija se može efikasno prekinuti i može se organizovati reakcija sagorevanja.
Postoji mnogo više ovih različitih mera, i one se stalno poboljšavaju na osnovu povratnih informacija korisnika i rezultata testiranja. Bezbednost električnih vozila neće zaostajati za vozilima na gorivo zbog promena u elektroenergetskom sistemu.
Kao budući pravac razvoja, postoji mnogo različitih kompanija i različitih tehničkih timova koji konstantno doprinose bezbednosnim performansama električnih vozila. Trenutna bezbednost vozila na gorivo je takođe 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
Bezbednost litijumskih baterija za električna vozila nije niska i poboljšava se korak po korak.
Kao novi tip vozila, potrošači nemaju razloga da traže više standarde za električna vozila od vozila na gorivo. Istovremeno, na električna vozila treba da gledamo u razvojnoj perspektivi, umesto da ih slepo kritikujemo sa konzervativne perspektive.
Neki ljudi kažu da je najgori automobil koji može da zamisli domaći čisto električni automobil. Sve što mogu da kažem o ovome je da kada je počela automobilska industrija, nije bilo verovanja da automobili mogu zameniti konjske zaprege.
Tesla se nije dobro pokazao u pogledu bezbednosti iz razloga kao što je previše agresivan. 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 bezbednosti baterija električnih vozila je daleko premašila ovih 18650 baterija.
Pad novih energetskih subvencija u 2019. loša je vest za industriju novih energetskih vozila, jer cenovna prednost vozila na gorivo više nije očigledna. Ali iz druge perspektive, takođe može da promoviše nova energetska vozila.
U prošlosti, mnoge kompanije koje su živele od subvencija mogle su da budu eliminisane samo od strane tržišta, a ostale su bile kompanije sa dovoljnim R&D sposobnostima, proizvodnim i proizvodnim mogućnostima. Za bezbednost električnih vozila, isključujući ove kompanije za električna vozila koje su se transformisale iz"Old Tou Le" može efikasno da poboljša prosečni nivo bezbednosti domaćih čisto električnih vozila.
