Как изготовлен несамовоспламеняющийся аккумулятор?
Несколько дней назад CCTV' s" Сегодня' заявление" Колонка сообщила о самовозгорании Samsung Note 4 в 2017 году, в результате которого четырехлетняя девочка обожгла лицо. Мобильные телефоны Samsung&запретили даже носить в самолетах из-за проблем самовозгорания.
Если самовозгорание аккумулятора мобильного телефона емкостью 3500 мАч может привести к травме, то, начиная с 16 кВтч, последствия самовозгорания чистых электромобилей с максимальной мощностью более 80 кВтч будут еще более ужасными.
Однако авария с аккумулятором Tesla, похоже, не прервалась. Предполагаемый пожар, произошедший с аккумулятором Tesla Model S, также был обнаружен в Гонконге ранее. Автомобиль приземлился в сентябре 2015 года.
Оглядываясь назад на недавние аварии, можно сказать, что эти модели в основном представляли собой Model S первого поколения, выпущенную на рынок в 2013-2015 годах, а срок службы батареи составлял более 4-6 лет.
& quot; первый ожог" Model S появилась в октябре 2013 года - во время движения Model S шасси ударилось острым предметом. Затем автомобиль подал сигнал тревоги, и владелец покинул автомобиль и скрылся. Через 20 минут машина загорелась, модель S сгорела рама.
Фактически," First Burn" смутно выявлены ужасные последствия самовозгорания литиевых батарей такой большой емкости, и основная причина кроется в быстрой зарядке и быстром высвобождении литиевых батарей, что не только наносит большой ущерб батарее, но и влияет на терморегулирование батареи. аккумулятор. Требования очень высоки, и Model S идеально соответствует двум вышеперечисленным пунктам.
Безопасность аккумуляторов - главное условие для нас, чтобы наслаждаться удобной жизнью благодаря электрификации. Чтобы обеспечить безопасность аккумуляторов электромобилей, производители аккумуляторов или автомобилей, независимо от страны, проделали для этого большую работу.
Какие типы аккумуляторных батарей используются сегодня и как страна, производители комплектного оборудования и производители аккумуляторных батарей обеспечивают безопасность электромобилей? эта жизнь.
Зарядите аккумулятор сегодня
После многих лет разработки чистые электромобили и гибридные автомобили в 2018 году вызвали полномасштабный взрыв. Рынок силовых аккумуляторов реагирует на постоянное увеличение поставок силовых аккумуляторов.
Как изготовлен несамовоспламеняющийся аккумулятор?
Поставки аккумуляторных батарей за первые 10 месяцев 2018 года превысили показатель 2017 года, при этом рост в годовом исчислении составил более 84%, а общая установленная мощность достигла 56,89 ГВтч.
Ожидается, что в связи с постоянным выпуском новых моделей энергии от старых OEM-производителей в 2019 году и поставкой новых компаний по производству электромобилей в 2019 году это число будет продолжать расти.
В настоящее время основными батареями, используемыми в транспортных средствах на новой энергии на рынке, являются наиболее широко используемые тройные литиевые батареи, безопасные и стабильные литий-железо-фосфатные батареи и эксклюзивные никель-металлогидридные батареи Toyota&# 39.
Сравнивая электромобили до 2017 года, можно обнаружить, что удельная энергия аккумуляторных батарей выросла с 103,3 Втч / кг до 142,4 Втч / кг, а к 2020 году страна поставила цель достичь 300 кВтч / кг. Огромное увеличение удельной энергии батарей связано с широким применением тройных литиевых батарей.
Транспортные средства, использующие тройные литиевые батареи, включают модель 3, Corolla e +, BYD Yuan EV и многие другие основные модели новой энергии.
Как изготовлен несамовоспламеняющийся аккумулятор?
Преимущество тройного лития заключается в его высокой плотности энергии. В настоящее время самые современные аккумуляторы Tesla и Panasonic могут достигать почти 300 кВтч / кг, в то время как CATL и BYD в настоящее время могут достигать 200 кВтч / кг. В настоящее время материалы для тройных литиевых батарей все еще нуждаются в улучшении. . Тем не менее, характеристики безопасности и продолжительность работы батареи не так хороши, как у литий-железо-фосфатных батарей, и государство запрещено использовать их на легковых автомобилях.
Доля рынка, уступающая только тройному литию, занимает литий-железо-фосфатные батареи. Благодаря своим выдающимся характеристикам безопасности они в основном используются в грузовых автомобилях. В настоящее время в электрических автобусах, которые ходят по улицам, в основном используются литий-железо-фосфатные батареи.
По сравнению с тройными литиевыми батареями улетучивание электролита происходит при 200 градусах Цельсия, что приводит к самовозгоранию. Литий-железо-фосфатные батареи будут иметь эту проблему только при 800 градусах Цельсия. Однако BYD, который имеет самую высокую плотность батареи в настоящее время, может достигать только 150 кВтч / ч. Серия BYD Dynasty, в которой использовались литий-железо-фосфатные батареи, также перешла на тройные литиевые батареи.
Теперь, когда удельная энергия литий-железо-фосфатных батарей близка к теоретическому пределу, мало что можно улучшить. Кроме того, емкость будет уменьшена менее чем на 20% после 100-кратной зарядки при температуре ниже -10 градусов, и ее в основном сложно использовать в холодных условиях.
Что касается эксклюзивных никель-металлогидридных аккумуляторов Toyota &, то хотя безопасность и надежность проверялись в течение многих лет, после стольких лет использования не произошло ни одного происшествия, связанного с безопасностью аккумуляторов. Однако Toyota установила слишком много патентных барьеров в этом отношении, что затрудняет их использование другими производителями.
Время цикла Ni-MH аккумуляторов очень низкое, и возможны только низкие циклы заряда и низкие циклы разряда. Toyota Prius поддерживает заряд аккумулятора от 40% до 60%. Кроме того, плотность энергии даже ниже, чем у литий-железо-фосфатных батарей, поэтому ее нельзя использовать в гибридных моделях и чисто электрических моделях. В гибридных моделях Toyota&и чисто электрических моделях также используются тройные литиевые батареи.
Опираясь на обширную долю рынка тройных литиевых батарей и литий-железо-фосфатных батарей, поставки CATL в 2018 году превзошли поставки Panasonic, которая полагалась на Tesla и Toyota и другие чисто электрические гибридные модели, а также BYD, которая в основном поставляет свои собственные модели. Стремится стать лидером по поставкам с рыночной долей 41,3% на внутреннем рынке.
Однако с точки зрения плотности энергии и стоимости они все еще находятся в невыгодном положении по сравнению с батареями Panasonic, LG и другими японскими и корейскими батареями. Можно ли сохранить нынешний рынок после сокращения субсидий, все еще под вопросом. Конечно, как партнер BMW в области аккумуляторов, я считаю, что у CATL достаточно сил, чтобы разрабатывать продукты по более низким ценам и более качественные.
Как горят литий-ионные аккумуляторы
Что ж, после разговора о классификации силовых батарей, о прошлом и настоящем, теперь давайте поговорим о литиевой батарее с наибольшей долей рынка, почему так легко загореться.
Источником возгорания литиевой батареи является тепловой разгон.
Основные причины перегрева и самовозгорания литиевых батарей внутренние и внешние. Внутренняя причина - это в основном старение аккумулятора, а внешние причины - в основном: прокол, столкновение, короткое замыкание, внешний перегрев, а также мощный разряд и перезаряд.
Литиевые батареи состоят из положительного электрода, отрицательного электрода и сепаратора, через который проходят только ионы лития. Во время работы аккумулятор выделяет тепло. Когда температура повышается до определенной температуры, диафрагма термически закрывается, предотвращая прохождение ионов лития, изолируя положительный и отрицательный электроды батареи, останавливая реакцию и предотвращая перегрев батареи.
Однако диафрагма разорвется после определенной температуры и потеряет свой защитный эффект. Когда внешнее тепло вызывает разрыв диафрагмы или физическое повреждение, такое как прокол или столкновение, или даже кристалл лития, образованный стареющим отрицательным электродом, прокалывает диафрагму, диафрагма не сможет изолировать положительный и отрицательный электроды, и в аккумуляторе произойдет внутреннее короткое замыкание.
Из-за внутреннего короткого замыкания батарея имеет контакт большой площади между положительным и отрицательным электродами и бурно реагирует, выделяя много тепла, и этот процесс продолжает усиливаться, а температура продолжает расти.
Электролит, используемый в литиевых батареях, нестабилен при высоких температурах. Помимо улетучивания при высоких температурах, образование газа приводит к расширению и разрыву батареи, что усиливает внутреннее короткое замыкание. После достижения определенной температуры произойдет серия реакций разложения, и большое количество тепла вызовет дальнейшее усиление реакции и, в конечном итоге, приведет к эффекту саморазогрева.
Когда литиевая батарея имеет внутреннее короткое замыкание по разным причинам, выделяющееся тепло может вызвать цепную реакцию оставшейся батареи, что в конечном итоге приведет к большой площади теплового разгона.
Электролит, используемый в литиевых батареях, представляет собой летучий и легковоспламеняющийся органический растворитель, который может воспламениться при тепловом разгоне. То, что в конечном итоге появилось, было похоже на несколько аварий со спонтанным возгоранием Model S. Внезапно появилось большое количество дыма, и огонь загорелся за короткий промежуток времени, и было трудно потушить пожар.
Национальные обязательные стандарты обеспечивают безопасность
Поскольку существуют проблемы с литиевыми батареями, для обеспечения безопасного использования литиевых батарей в легковых автомобилях штат установил два набора строгих обязательных стандартов для аккумуляторов и аккумуляторных батарей для легковых автомобилей, включая страны системы, с тестами безопасности 16 и 10. пунктов соответственно. Все испытания должны проходить одновременно, и электромобили, соответствующие двум национальным стандартам, могут продаваться для удовлетворения потребителей.
Все тесты проводятся при условии, что аккумулятор полностью заряжен. Некоторые тесты более жестокие. Режиссер подробно расскажет об этом и позволит каждому почувствовать строгость этого стандарта.
Тест на иглоукалывание заключается в использовании стальной иглы диаметром 6-8 мм для вертикального прокола со скоростью 25 мм / с и проникновения по крайней мере в три батареи, при этом стальная игла остается в батарее. Наблюдайте в течение одного часа без взрыва, возгорания или пожара.
Тест на нагрев должен увеличиваться до 130 градусов со скоростью 5 градусов по Цельсию в минуту и выдерживаться в течение 30 минут. После прекращения нагрева проследите в течение часа, чтобы не произошло взрыва, возгорания или возгорания.
Тест температурного цикла заключается в том, чтобы отрегулировать температуру в соответствии с температурой и продолжительностью, указанными в приведенной выше таблице, выполнить 5 циклов и наблюдать в течение одного часа после этого, но по-прежнему нет взрыва, возгорания или пожара.
Также существует внешний огневой тест. Используется резервуар для жидкого топлива, больший, чем аккумуляторная система. Батарея находится прямо на высоте 50 см над жаровней. Пламя сжигает аккумулятор непосредственно в течение 70 секунд, а затем накладывается крышка на 60 секунд или напрямую. Продолжайте гореть 60 секунд. Если после выхода из источника огня в аккумуляторе возникнет пламя, тушение займет менее 2 минут. Наблюдать 2 часа, не должно быть взрыва, возгорания или пожара.
Фактически, после этих строгих стандартных испытаний вероятность самовозгорания аккумуляторных батарей электромобилей не выше, чем у транспортных средств, работающих на топливе. Каждый может быть уверен в безопасности электромобилей или гибридных автомобилей, производимых и продаваемых мощными OEM-производителями. .
Постоянное улучшение показателей безопасности
В дополнение к характеристикам безопасности, предусмотренным национальными обязательными стандартами для самой батареи, для обеспечения безопасности силовой батареи транспортного средства существует много другого оборудования, обеспечивающего ее безопасность.
Например, после того, как в 2013 году Tesla сгорела от проколотого аккумулятора, Tesla переработала внешнее устройство защиты аккумулятора.
Использование алюминиевого сплава и титановых материалов для создания отклоняющего экрана" может не только защищать аккумулятор от лобовых ударов, но и отражать некоторые брызги или проколотые предметы, что значительно снижает вероятность прокола аккумулятора и удара извне.
Еще одним важным устройством для предотвращения перегрева батареи является алгоритм управления питанием системы электроснабжения BMS. Эффективный алгоритм управления питанием может эффективно избежать возникновения перезарядки. Поскольку уровень заряда аккумулятора невозможно определить напрямую, его можно оценить только по току и напряжению. Когда стратегия управления питанием неверна из-за погоды или по другим причинам, легко вызвать перезарядку.
Избыточный заряд вызывает растворение положительного электрода батареи, электролит окисляется и разлагается, батарея нагревается, разбухает и разрывается и, наконец, загорается.
Сейчас разные команды по всему миру изучают более совершенные и эффективные алгоритмы управления питанием. Превосходный алгоритм управления питанием может не только вовремя обнаруживать перезаряд батареи, чтобы избежать перегрева, но также распознавать возникновение внутреннего короткого замыкания, предупреждать персонал транспортного средства и направлять персонал к быстрому побегу.
Он может даже снизить температуру внутренней части короткого замыкания за счет активной системы отвода тепла и, наконец, реализовать контроль температуры до теплового разгона.
Конечно, другой способ - использовать стратегию активного контроля температуры, используя систему циркуляции с жидкостным охлаждением для обертывания аккумуляторной батареи. Это может не только избежать перезарядки и чрезмерной разрядки, вызванных слишком высокой или слишком низкой температурой батареи, но также поддерживать батарею в подходящем температурном диапазоне, поддерживать зарядку батареи при оптимальной температуре и достигать наилучшего эффекта быстрой зарядки.
В традиционной диафрагме литиевой батареи используется один полиэтилен или полипропилен, и диафрагма будет повреждена, когда температура превысит 135 градусов, и существует опасность самовозгорания. В новой батарее используется композитная диафрагма полипропилен-полиэтилен-полипропилен, которая все еще может сохранять блокирующую функцию диафрагмы при более высоких температурах.
Кроме того, электролит в традиционных батареях разлагается при высоких температурах, выделяя большое количество газа и тепла, и происходит тепловой разгон. Добавляя антипирен на основе сложного фосфатного эфира к электролиту, можно эффективно прервать реакцию и организовать реакцию горения.
Этих различных показателей гораздо больше, и они постоянно улучшаются на основе отзывов пользователей и результатов тестов. Безопасность электромобилей не будет отставать от безопасности автомобилей на топливе из-за изменений в энергосистеме.
В качестве направления будущего развития существует множество различных компаний и различных технических групп, которые постоянно вносят свой вклад в повышение безопасности электромобилей. Текущая безопасность транспортных средств, работающих на топливе, также была обобщена и улучшена при различных авариях. В будущем, по мере того как электромобили будут появляться в нашей жизни все шире, безопасность электромобилей, несомненно, будет и дальше повышаться.
Директору есть что сказать
Безопасность литиевых батарей для электромобилей не низкая и постепенно повышается.
Поскольку это новый тип транспортного средства, у потребителей нет причин требовать более высоких стандартов для электромобилей, чем для транспортных средств, работающих на топливе. В то же время мы должны смотреть на электромобили с точки зрения развития, а не слепо критиковать их с консервативной точки зрения.
Некоторые люди говорят, что худшая машина, о которой он может подумать, - это домашний электромобиль. Все, что я могу сказать об этом, - это то, что когда зародилась автомобильная промышленность, не было веры в то, что автомобили могут заменить конные экипажи.
Tesla не очень хорошо показала себя с точки зрения безопасности по таким причинам, как слишком агрессивная. Более 7000 аккумуляторов 18650, загруженных в Model S, просто кошмар для системы управления питанием. Но мы не можем отказать в использовании электромобилей из-за этого. На современном рынке технология безопасности аккумуляторов электромобилей намного превосходит эти 18650 аккумуляторных батарей.
Снижение субсидий на новую энергию в 2019 году - плохая новость для автомобильной промышленности на новой энергии, потому что ценовое преимущество транспортных средств, работающих на топливе, больше не очевидно. Но с другой точки зрения, он также может способствовать развитию транспортных средств на новой энергии.
В прошлом многие компании, которые жили на субсидии, могли быть ликвидированы только рынком, а остальные были компаниями с достаточными возможностями R& D, производственными возможностями и производственными возможностями. Для безопасности электромобилей, за исключением этих компаний по производству электромобилей, которые преобразовались из" Old Tou Le" может эффективно повысить средний уровень безопасности отечественных электромобилей.
