Как е направена несамозапалимата захранваща батерия?
Преди няколко дни CCTV's"Днес's Statement" колона съобщава за инцидент със спонтанно запалване на Samsung Note 4 през 2017 г., при което 4-годишно момиченце изгори лицето си. Мобилните телефони на Samsung' дори бяха забранени за носене в самолети поради проблеми със спонтанно запалване.
Ако спонтанното запалване на батерия за мобилен телефон с капацитет 3500 mAh може да ви причини нараняване, тогава, започвайки от 16kWh, последствията от спонтанното запалване на чисто електрически превозни средства с максимум над 80kWh ще бъдат още по-ужасни.
Изглежда обаче, че инцидентът с батерията на Tesla не е прекъснат. По-рано в Хонконг бе открит и предполагаем пожар на батерията Tesla Model S. Автомобилът е кацнал през септември 2015 г.
Поглеждайки назад към последните инциденти, моделите бяха основно първото поколение Model S, което беше пуснато на пазара през 2013-2015 г., а животът на батерията беше повече от 4-6 години.
& quot;първо изгаряне" на Model S се появи през октомври 2013 г. - когато модел S караше, шасито се удари в остър предмет. Тогава автомобилът подал аларма и собственикът изоставил превозното средство и избягал. След 20 минути автомобилът започна да гори, модел S Рамката беше изгоряла.
Всъщност,"Първо изгаряне" смътно разкри ужасните последици от спонтанното запалване на такива литиеви батерии с голям капацитет, а основната причина се крие в бързото зареждане и бързото освобождаване на литиевите батерии, което не само причинява големи щети на батерията, но също така се отразява на термичното управление на батерия. Изискванията са много високи, а Model S напълно отговаря на горните две точки.
Безопасността на батерията е основна предпоставка, за да се наслаждаваме на удобния живот, породен от електрификацията. За да се гарантира безопасността на акумулаторите на електрически превозни средства, независимо от държавата, производителите на батерии или производителите на автомобили са свършили много работа за това.
Какви видове захранващи батерии се използват днес и как страната, OEM и производителите на захранващи батерии гарантират безопасността на батериите на електрическите превозни средства? този живот.
Захранване на батерията днес
След години на развитие, чисто електрическите и хибридните превозни средства поставиха началото на пълна експлозия през 2018 г. Отговорът на пазара на батерии е непрекъснатото увеличаване на доставките на батерии.
Как е направена несамозапалимата захранваща батерия?
Доставките на батерии за захранване през първите 10 месеца на 2018 г. надминаха тези от 2017 г. с ръст от над 84% на годишна база, а общата инсталирана мощност достигна 56,89 GWh.
С непрекъснатото пускане на нови енергийни модели от стари OEM производители през 2019 г. и доставката на нови компании за мощни автомобили, този брой се очаква да продължи да расте през 2019 г.
Понастоящем основните батерии, използвани в новите енергийни превозни средства на пазара, са най-широко използваните трикомпонентни литиеви батерии, безопасни и стабилни литиево-желязо-фосфатни батерии и ексклузивните никел-метални хидридни батерии на Toyota'.
Сравнявайки електрическите превозни средства преди 2017 г., може да се установи, че енергийната плътност на акумулаторните батерии се е повишила от 103,3 Wh/kg на 142,4 Wh/kg, а страната е поставила цел от 300 kWh/kg до 2020 г. Основната причина за това огромното увеличение на енергийната плътност на батериите се дължи на широкото приложение на тройните литиеви батерии.
Превозните средства, използващи тройни литиеви батерии, включват модел 3, Corolla e+, BYD Yuan EV и много други масови нови енергийни модели.
Как е направена несамозапалимата захранваща батерия?
Предимството на тройния литий се крие в неговата висока енергийна плътност. В момента най-модерните батерии на Tesla и Panasonic могат да достигнат близо 300kWh/kg, докато CATL и BYD в момента могат да достигнат 200kWh/kg. Понастоящем материалите за тройни литиеви батерии все още имат много място за подобрение. . Въпреки това, безопасността и цикълът на батерията не са толкова добри, колкото литиево-желязо-фосфатните батерии и са забранени от държавата да се използват в пътнически превозни средства.
Пазарният дял на второ място след тройния литий са литиево-желязо-фосфатните батерии. Поради изключителните си показатели за безопасност, те се използват главно в търговски превозни средства. Понастоящем електрическите автобуси, които се движат по улиците, използват основно литиево-желязо-фосфатни батерии.
В сравнение с тройните литиеви батерии, изпаряването на електролита се случва при 200 градуса по Целзий, което е предразположено към спонтанно запалване. Литиево-желязо-фосфатните батерии ще имат този проблем само при 800 градуса по Целзий. Въпреки това, BYD, който има най-високата плътност на батерията в момента, може да достигне само 150kWh/h. Серията BYD Dynasty, която използваше литиево-желязо-фосфатни батерии, също премина към тройни литиеви батерии.
Сега, когато енергийната плътност на литиево-желязо-фосфатните батерии е близо до теоретичната граница, няма много място за подобрение. Освен това, капацитетът ще бъде намален с по-малко от 20% след зареждане 100 пъти под -10 градуса и по принцип е трудно да се използва в студена среда.
Що се отнася до ексклузивните никел-метални хидридни батерии на Toyota', въпреки че безопасността и надеждността са тествани в продължение на много години, не са се случили инциденти с безопасността на батерията след толкова години на употреба. Въпреки това, Toyota е поставила твърде много патентни бариери в това отношение, което затруднява използването на други производители.
Времената на цикъла на Ni-MH батериите са много ниски и са възможни само цикли на ниско зареждане и нисък разряд. Toyota Prius поддържа батерията от 40% до 60% капацитет. Освен това, енергийната плътност е дори по-ниска от тази на литиево-желязо-фосфатните батерии, така че не може да се използва в хибридни модели и чисто електрически модели. Хибридните модели на Toyota' и чисто електрическите модели също използват тройни литиеви батерии.
Разчитайки на големия пазарен дял на тройните литиеви батерии и литиево-желязо-фосфатните батерии, доставките на CATL за 2018 г. надминаха тези на Panasonic, който разчиташе на Tesla и Toyota и други чисто електрически хибридни модели, и BYD, който доставя предимно свои модели. Стремеж да бъде шампион по доставките, с пазарен дял от 41,3% на вътрешния пазар.
Въпреки това, по отношение на енергийната плътност и цена, те все още са в неизгодно положение в сравнение с Panasonic, LG и други японски и корейски батерии. Дали сегашният пазар може да се запази след намаляване на субсидиите все още е под въпрос. Разбира се, като партньор на BMW в батериите, вярвам, че CATL има достатъчно сили да разработва продукти с по-ниски цени и по-добри продукти.
Как горят литиево-йонните батерии
Е, след като говорихме за класификацията на захранващите батерии и миналото и настоящето, сега нека' да говорим за литиевата батерия с най-голям пазарен дял, защо е толкова лесно да се запали.
Източникът на пожар на литиева батерия е термичен разгон.
Основните причини за прегряване и спонтанно запалване на литиевите батерии са вътрешни и външни. Вътрешната причина е основно стареенето на батерията, а външните са основно: пробиване, сблъсък, късо съединение, външно прегряване и разреждане и презареждане с висока мощност.
Литиевите батерии се състоят от положителен електрод, отрицателен електрод и сепаратор, който позволява преминаването само на литиеви йони. Батерията отделя топлина по време на работа. Когато температурата се повиши до определена температура, диафрагмата ще се затвори термично, предотвратявайки преминаването на литиеви йони, изолирайки положителните и отрицателните електроди на батерията, спирайки реакцията и предпазвайки батерията от прегряване.
Въпреки това, диафрагмата ще се спука след определена температура и ще загуби защитния си ефект. Когато външната топлина причини разкъсване на диафрагмата или физическо увреждане, като пробиване или сблъсък, или дори кристалът на литиеви йони, образуван от стареещия отрицателен електрод, пробива диафрагмата, диафрагмата няма да може да изолира положителния и отрицателния електроди и ще възникне вътрешно късо съединение в батерията.
Поради вътрешното късо съединение батерията има контакт с голяма площ между положителния и отрицателния електроди и реагира бурно, отделяйки много топлина, като този процес продължава да се засилва и температурата продължава да се повишава.
Електролитът, използван в литиевите батерии, не е стабилен при високи температури. В допълнение към изпаряването при високи температури, образуването на газ ще доведе до разширяване и разкъсване на батерията, което засилва вътрешното късо съединение. След достигане на определена температура ще настъпят поредица от реакции на разлагане и голямо количество топлина, тази топлина ще доведе до допълнително засилване на реакцията и в крайна сметка ще доведе до ефекта на самозагряване.
Когато литиевата батерия има вътрешно късо съединение поради различни причини, отделената топлина може да предизвика верижна реакция на останалата батерия, която в крайна сметка ще доведе до голяма площ на термично изтичане.
Електролитът, използван в литиевите батерии, е летлив и запалим органичен разтворител, който може да се запали при термичен разгон. Това, което накрая се появи, беше точно като при няколко инцидента със спонтанно запалване на Model S. Внезапно се е отделило голямо количество дим и огънят се е разпалил за кратък период от време и е било трудно да се гаси.
Националните задължителни стандарти гарантират безопасност
Тъй като има проблеми с литиевите батерии, за да се гарантира безопасното използване на литиевите батерии в пътнически превозни средства, държавата е установила два набора от строги задължителни стандарти за батерии и акумулатори за леки автомобили, включително страни от системата, с 16 и 10 тест за безопасност предмети съответно. Всички тестове трябва да бъдат преминати по едно и също време и електрически превозни средства, които отговарят на двата национални стандарта, могат да бъдат предлагани на пазара, за да отговорят на потребителите.
Всички тестове се извършват при условие, че батерията е напълно заредена. Няколко от тестовете са по-насилствени. Режисьорът ще разкаже подробно за това и ще остави всеки да усети строгостта на този стандарт.
Акупунктурният тест е да се използва стоманена игла с диаметър 6-8 мм за пробиване вертикално със скорост 25 мм/сек и проникване в поне три батерии, като стоманената игла остава в батерията. Наблюдавайте в продължение на един час без експлозия, изгаряне или пожар.
Тестът за нагряване трябва да се увеличи до 130 градуса със скорост от 5 градуса по Целзий в минута и да се запази за 30 минути. След спиране на отоплението внимавайте за един час да не се получи експлозия, изгаряне или пожар.
Тестът на температурния цикъл е да регулирате температурата според температурата и продължителността на горната таблица, цикъл 5 пъти и наблюдаване за един час след това, но все още няма експлозия, изгаряне или пожар.
Има и външен тест за пожар. Използва се резервоар за гориво, по-голям от акумулаторната система. Батерията е директно изложена на 50 см над мангала. Пламъкът изгаря батерията директно за 70 секунди, а след това капакът се добавя за 60 секунди или директно. Продължете да горите за 60 секунди. Ако батерията има пламък след напускане на източника на огън, ще са необходими по-малко от 2 минути, за да изгаси. Наблюдавайте в продължение на 2 часа, не трябва да има експлозия, изгаряне или пожар.
Всъщност, след тези строги стандартни тестове, вероятността от спонтанно запалване на батериите на електрически превозни средства не е по-висока от тази на превозните средства с гориво. За чисто електрически превозни средства или хибридни превозни средства, произведени и продавани от мощни OEM производители, всеки може да бъде сигурен по отношение на безопасността. .
Непрекъснато подобряване на безопасността
В допълнение към показателите за безопасност, предвидени от националните задължителни стандарти на самата батерия, за да се гарантира безопасността на захранващата батерия на превозното средство, има много друго оборудване, което да гарантира неговата безопасност.
Например, след като Tesla беше изгорен от пробита батерия през 2013 г., Tesla промени дизайна на външното защитно устройство на батерията.
Използването на материали от алуминиева сплав и титан за създаване на отклонение"щит" може не само да предпази от челен удар, но и да отклони някои пръскащи или пробити предмети, което значително намалява вероятността батерията да бъде пробита и ударена отвън.
Друго важно устройство за избягване на прегряване на батерията е алгоритъмът за управление на захранването BMS на енергийната система. Един ефективен алгоритъм за управление на захранването може ефективно да избегне появата на презареждане. Тъй като мощността на батерията не може да бъде директно открита, тя може да бъде оценена само чрез ток и напрежение. Когато стратегията за управление на захранването е грешна поради метеорологични условия и други причини, е лесно да се предизвика презареждане.
Прекомерното зареждане причинява разтваряне на положителния електрод на батерията, електролитът се окислява и разлага, батерията се нагрява, набъбва и се разкъсва и накрая се запалва.
Сега различни екипи по целия свят изучават по-модерни и ефективни алгоритми за управление на захранването. Отличен алгоритъм за управление на захранването може не само да открие презареждането на батерията навреме, за да избегне прегряване, но и да разпознае дали е възникнало вътрешно късо съединение, да издаде предупреждения на персонала на превозното средство и да насочи персонала да избяга бързо.
Той дори може да намали температурата на вътрешната част за късо съединение чрез активната система за разсейване на топлината и накрая да реализира контрола на температурата преди термичния бяг.
Разбира се, друг начин е да се използва стратегия за активен контрол на температурата, като се използва циркулационна система с течно охлаждане за увиване на батерията. Той може не само да избегне презареждане и преразреждане, причинено от твърде висока или твърде ниска температура на батерията, но също така да поддържа батерията в подходящ температурен диапазон, да поддържа зареждането на батерията при най-добрата температура и да постигне най-добрия ефект на бързо зареждане.
Традиционната диафрагма на литиева батерия използва единичен полиетилен или полипропилен, а диафрагмата ще се повреди, когато температурата надвиши 135 градуса и има опасност от спонтанно запалване. Новата батерия използва композитна диафрагма от полипропилен-полиетилен-полипропилен, която все още може да поддържа блокиращата функция на диафрагмата при по-високи температури.
В допълнение, електролитът в традиционните батерии се разлага при високи температури, генерирайки голямо количество газ и топлина и се получава термичен разгон. Чрез добавяне на забавител на горенето на фосфатен естер към електролита, реакцията може ефективно да бъде прекъсната и реакцията на горене може да бъде организирана.
Има много повече от тези различни мерки и те непрекъснато се подобряват въз основа на отзивите на потребителите и резултатите от тестовете. Безопасността на електрическите превозни средства няма да изостава от тази на превозните средства с гориво поради промени в енергийната система.
Като бъдеща посока на развитие, има много различни компании и различни технически екипи, които непрекъснато допринасят за безопасността на електрическите превозни средства. Настоящата безопасност на превозните средства с гориво също е обобщена и подобрена при различни произшествия. В бъдеще, тъй като електрическите превозни средства се появяват все по-широко в живота ни, безопасността на електрическите превозни средства със сигурност ще бъде допълнително подобрена.
Директорът има какво да каже
Безопасността на литиевите батерии за електрически превозни средства не е ниска и се подобрява стъпка по стъпка.
Като нов тип превозно средство потребителите нямат причина да искат по-високи стандарти за електрически превозни средства, отколкото превозните средства с гориво. В същото време трябва да гледаме на електрическите превозни средства от гледна точка на развитието, вместо да ги критикуваме сляпо от консервативна гледна точка.
Някои хора казват, че най-лошата кола, за която може да се сети, е домашна чисто електрическа кола. Всичко, което мога да кажа за това, е, че когато автомобилната индустрия стартира, не е имало вяра, че автомобилите могат да заменят конски каруци.
Tesla не се представи много добре по отношение на безопасността поради причини като твърде агресивна. Повече от 7000 батерии 18650, заредени с Model S, са просто кошмар за системата за управление на захранването. Но не можем' да отречем електрически превозни средства поради това. От сегашния пазар технологията за безопасност на акумулаторите на електрически превозни средства далеч надхвърля тези 18650 батерии.
Спадът на новите енергийни субсидии през 2019 г. е лоша новина за индустрията на новите енергийни превозни средства, тъй като ценовото предимство на превозните средства с гориво вече не е очевидно. Но от друга гледна точка, той може също да популяризира нови енергийни превозни средства.
В миналото много компании, които живееха със субсидии, можеха да бъдат елиминирани само от пазара, а останалите бяха компании с достатъчно R&D възможности, производствени възможности и производствени възможности. За безопасността на електрическите превозни средства, с изключение на тези компании за електрически превозни средства, които са се трансформирали от"Old Tou Le" може ефективно да подобри средното ниво на безопасност на домашните чисто електрически превозни средства.
