Hvordan er det ikke-selvantændende batteri lavet?
For et par dage siden, CCTV's"Today's erklæring" kolonne rapporterede en spontan forbrændingsulykke på Samsung Note 4 i 2017, som fik en 4-årig pige til at brænde sit ansigt. Samsungs's mobiltelefoner blev endda forbudt at medbringe på fly på grund af spontane forbrændingsproblemer.
Hvis selvforbrændingen af et 3.500 mAh mobiltelefonbatteri kan få dig til at komme til skade, så vil konsekvenserne af selvforbrænding af rene elektriske køretøjer med et maksimum på over 80kWh være endnu mere forfærdelige fra 16kWh.
Teslas batteriulykke ser dog ikke ud til at være blevet afbrudt. En formodet brandulykke med Tesla Model S-batteriet blev også fundet i Hong Kong tidligere. Køretøjet landede i september 2015.
Når man ser tilbage på de seneste ulykker, var modellerne dybest set den første generation af Model S, der blev sat på markedet i 2013-2015, og batterilevetiden var mere end 4-6 år.
Den"første forbrænding" af Model S dukkede op i oktober 2013 - da en Model S kørte, ramte chassiset en skarp genstand. Derefter udløste køretøjet en alarm, og ejeren forlod køretøjet og flygtede. Efter 20 minutter begyndte køretøjet at brænde, Model S Rammen var brændt.
Faktisk"First Burn" vagt afsløret de forfærdelige konsekvenser af spontan forbrænding af sådanne lithium-batterier med stor kapacitet, og den underliggende årsag ligger i hurtig opladning og hurtig frigivelse af lithium-batterier, hvilket ikke kun forårsager stor skade på batteriet, men også påvirker den termiske styring af batteriet. batteri. Kravene er meget høje, og Model S svarer perfekt til ovenstående to punkter.
Batterisikkerhed er en vigtig forudsætning for, at vi kan nyde det bekvemme liv, som elektrificeringen medfører. For at sikre sikkerheden for elbilsbatterier, uanset land, har batteriproducenter eller bilfabrikanter gjort et stort arbejde for dette.
Hvilke typer strømbatterier er i brug i dag, og hvordan sikrer landet, OEM'er og producenter af strømbatterier elbilers batterisikkerhed? dette liv.
Strøm batteri i dag
Efter flere års udvikling indledte rene elektriske køretøjer og hybridbiler en fuld eksplosion i 2018. Svaret på markedet for strømbatterier er den kontinuerlige stigning i forsendelser af strømbatterier.
Hvordan er det ikke-selvantændende batteri lavet?
Forsendelser af strømbatterier i de første 10 måneder af 2018 har overgået 2017, med en år-til-år vækst på mere end 84%, og den samlede installerede effekt nåede 56,89 GWh.
Med den kontinuerlige lancering af nye energimodeller fra gamle OEM'er i 2019 og leveringen af nye elbilselskaber, forventes dette antal at fortsætte med at vokse i 2019.
På nuværende tidspunkt er de vigtigste batterier, der bruges i nye energikøretøjer på markedet, de mest udbredte ternære lithiumbatterier, sikre og stabile lithiumjernfosfatbatterier og Toyota's eksklusive nikkel-metalhydrid-batterier.
Sammenligner man elbiler før 2017, kan det konstateres, at energitætheden af strømbatterier er steget fra 103,3Wh/kg til 142,4Wh/kg, og landet har sat et mål på 300kWh/kg i 2020. Den grundlæggende årsag til en sådan enorm stigning i energitætheden af strømbatterier ligger i den brede anvendelse af ternære lithiumbatterier.
Køretøjer, der bruger ternære lithiumbatterier, omfatter model 3, Corolla e+, BYD Yuan EV og mange andre almindelige nye energimodeller.
Hvordan er det ikke-selvantændende batteri lavet?
Fordelen ved ternær lithium ligger i dets høje energitæthed. På nuværende tidspunkt kan de mest avancerede Tesla- og Panasonic-batterier nå op på tæt på 300kWh/kg, mens CATL og BYD i øjeblikket kan nå 200kWh/kg. På nuværende tidspunkt har ternære lithiumbatterimaterialer stadig meget plads til forbedring. . Sikkerhedsydelsen og battericyklussen er dog ikke så god som lithiumjernfosfatbatterier, og de er af staten forbudt at blive brugt på personbiler.
Markedsandelen næst efter ternær lithium er lithiumjernfosfatbatterier. På grund af deres enestående sikkerhedsydelse bruges de hovedsageligt i erhvervskøretøjer. På nuværende tidspunkt bruger de elektriske busser, der kører på gaden, hovedsageligt lithiumjernfosfatbatterier.
Sammenlignet med ternære lithiumbatterier forekommer elektrolytfordampning ved 200 grader Celsius, som er tilbøjelig til selvantændelse. Lithiumjernfosfatbatterier vil kun have dette problem ved 800 grader Celsius. BYD, som har den højeste batteritæthed på nuværende tidspunkt, kan dog kun nå 150kWh/t. BYD Dynasty-serien, som brugte lithiumjernfosfatbatterier, er også skiftet til ternære lithiumbatterier.
Nu hvor energitætheden af lithiumjernfosfatbatterier er tæt på den teoretiske grænse, er der ikke meget plads til forbedringer. Ydermere vil kapaciteten blive reduceret med mindre end 20 % efter opladning 100 gange under -10 grader, og den er som udgangspunkt svær at bruge i kolde omgivelser.
Hvad angår Toyota's eksklusive nikkel-metalhydrid-batterier, selvom sikkerheden og pålideligheden er blevet testet i mange år, er der ikke sket nogen batterisikkerhedsulykker efter så mange års brug. Toyota har dog opsat for mange patentbarrierer i denne henseende, hvilket gør det svært for andre producenter at bruge.
Cyklustiderne for Ni-MH-batterier er meget lave, og kun lav opladning og lav afladning er mulige. Toyota Prius holder batteriet på 40% til 60% kapacitet. Derudover er energitætheden endnu lavere end for lithiumjernfosfatbatterier, så den kan ikke bruges i hybridmodeller og rene elektriske modeller. Toyota's hybridmodeller og rene elektriske modeller bruger også ternære lithiumbatterier.
Baseret på den omfattende markedsandel for ternære lithium-batterier og lithium-jernphosphat-batterier overgik CATLs 2018-forsendelser Panasonics, som var afhængige af Tesla og Toyota og andre rene-elektriske hybridmodeller, og BYD, som hovedsageligt leverer sine egne modeller. At stræbe efter at være forsendelsernes mester med en markedsandel på 41,3 % på hjemmemarkedet.
Men med hensyn til energitæthed og omkostninger er de stadig i en ulempe sammenlignet med Panasonic, LG og andre japanske og koreanske batterier. Hvorvidt det nuværende marked kan opretholdes efter nedsættelse af tilskud er stadig et spørgsmålstegn. Som partner til BMW inden for batteri tror jeg selvfølgelig på, at CATL har styrke nok til at udvikle produkter med lavere priser og bedre produkter.
Hvordan brænder lithium-ion-batterier
Nå, efter at have talt om klassificeringen af strømbatterier og fortid og nutid, lad nu's tale om lithiumbatteriet med den største markedsandel, hvorfor det er så nemt at brænde.
Kilden til lithiumbatteribrand er termisk løbsk.
Hovedårsagerne til overophedning og spontan forbrænding af lithiumbatterier er interne og eksterne. Den interne årsag er hovedsageligt ældningen af batteriet, og de eksterne årsager er hovedsageligt: punktering, kollision, kortslutning, ekstern overophedning og højeffektafladning og overopladning.
Lithium-batterier består af en positiv elektrode, en negativ elektrode og en separator, der kun tillader lithium-ioner at passere igennem. Batteriet afgiver varme under drift. Når temperaturen øges til en bestemt temperatur, vil membranen lukke termisk, hvilket forhindrer lithium-ioner i at passere igennem, isolerer batteriets positive og negative elektroder, stopper reaktionen og forhindrer batteriet i at overophedes.
Imidlertid vil membranen briste efter en vis temperatur og miste sin beskyttende effekt. Når ekstern varme får membranen til at briste, eller fysisk skade såsom punktering eller kollision, eller endda lithium-ionkrystallen dannet af den aldrende negative elektrode punkterer membranen, vil membranen ikke være i stand til at isolere de positive og negative elektroder, og en intern kortslutning vil opstå i batteriet.
På grund af den interne kortslutning har batteriet en stor kontaktflade mellem de positive og negative elektroder og reagerer voldsomt og frigiver meget varme, og denne proces fortsætter med at intensivere, og temperaturen fortsætter med at stige.
Elektrolytten, der bruges i lithiumbatterier, er ikke stabil ved høje temperaturer. Ud over fordampning ved høje temperaturer vil dannelsen af gas få batteriet til at udvide sig og briste, hvilket forstærker den interne kortslutning. Efter at have nået en vis temperatur vil der forekomme en række nedbrydningsreaktioner, og en stor mængde varme, disse varme vil få reaktionen til at intensivere yderligere og i sidste ende producere den selvopvarmende effekt.
Når et lithiumbatteri har en intern kortslutning på grund af forskellige årsager, kan den frigivne varme forårsage en kædereaktion af det resterende batteri, som i sidste ende vil føre til et stort område med termisk løb.
Elektrolytten, der bruges i lithiumbatterier, er et flygtigt og brandfarligt organisk opløsningsmiddel, som kan antændes under termisk løb. Det, der endelig dukkede op, var ligesom i flere Model S spontane forbrændingsulykker. Pludselig blev der afgivet en stor mængde røg, og ilden blev antændt i løbet af kort tid, og det var svært at slukke ilden.
Nationale obligatoriske standarder sikrer sikkerhed
Da der er problemer med lithiumbatterier, for at sikre sikker brug af lithiumbatterier i personbiler, har staten etableret to sæt strenge obligatoriske standarder for personbilsbatterier og lagerbatterier, inklusive systemlande, med 16 og 10 sikkerhedstest hhv. Alle test skal bestås på samme tid, og elbiler, der opfylder de to nationale standarder, kan markedsføres for at imødekomme forbrugerne.
Alle testene udføres under forudsætning af, at batteriet er fuldt opladet. Flere af testene er mere voldsomme. Direktøren vil tale om det i detaljer og lade alle føle strengheden af denne standard.
Akupunkturtesten går ud på at bruge en stålnål med en diameter på 6-8mm til at punktere lodret med en hastighed på 25mm/s og trænge igennem mindst tre batterier, og stålnålen bliver i batteriet. Observer i en time uden eksplosion, forbrænding eller brand.
Opvarmningstesten skal øges til 130 grader med en hastighed på 5 grader Celsius i minuttet og holde den i 30 minutter. Efter at have stoppet opvarmningen, skal du observere i en time, at der ikke kan forekomme eksplosion, forbrænding eller brand.
Temperaturcyklustesten er at justere temperaturen i henhold til temperaturen og varigheden af ovenstående tabel, cykle 5 gange og observere i en time efter det, men der er stadig ingen eksplosion, forbrænding eller brand.
Der er også en ekstern brandtest. Der anvendes et brændselsoliebassin, der er større end batterisystemet. Batteriet er direkte udsat for 50 cm over brændeovnen. Flammen brænder batteriet direkte i 70 sekunder, og derefter tilføjes dækpladen i 60 sekunder eller direkte. Fortsæt med at brænde i 60 sekunder. Hvis batteriet har en flamme efter at have forladt brandkilden, vil det tage mindre end 2 minutter at slukke. Vær opmærksom i 2 timer, der må ikke være nogen eksplosion, forbrænding eller brand.
Faktisk, efter disse strenge standardtests, er sandsynligheden for spontan antændelse af batterier til elektriske køretøjer ikke højere end for brændstofkøretøjer. For rene elektriske køretøjer eller hybridkøretøjer, der produceres og sælges af stærke OEM'er, kan alle være sikre med hensyn til sikkerhed. .
Løbende forbedring af sikkerhedsydelsen
Ud over sikkerhedsydelsen, der er fastsat af de nationale obligatoriske standarder for selve batteriet, for at sikre sikkerheden af køretøjets strømbatteri, er der meget andet udstyr til at sikre dets sikkerhed.
For eksempel, efter at Tesla blev brændt af et punkteret batteri i 2013, redesignede Tesla batteriets eksterne beskyttelsesenhed.
Brugen af aluminiumslegering og titanium materialer til at skabe en afbøjning"skjold" kan ikke kun beskytte mod frontale stød, men også afbøje nogle sprøjtende eller punkterede genstande, hvilket i høj grad reducerer sandsynligheden for, at batteriet punkterer og støder udefra.
En anden vigtig enhed til at undgå batterioverophedning er strømstyringens BMS-algoritme for strømsystemet. En effektiv strømstyringsalgoritme kan effektivt undgå forekomsten af overopladning. Fordi batteristrømmen ikke kan detekteres direkte, kan den kun estimeres ud fra strøm og spænding. Når strømstyringsstrategien er forkert på grund af vejr og andre årsager, er det let at forårsage overopladning.
Overopladning får batteriets positive elektrode til at opløses, elektrolytten oxideres og nedbrydes, batteriet varmes op og svulmer og brister, og til sidst antændes det.
Nu studerer forskellige teams over hele verden mere avancerede og effektive strømstyringsalgoritmer. En fremragende strømstyringsalgoritme kan ikke kun registrere batterioveropladning i tide for at undgå overophedning, men også genkende, om der opstår en intern kortslutning, udsende advarsler til køretøjets personale og guide personale til hurtigt at flygte.
Det kan endda reducere temperaturen på den interne kortslutningsdel gennem det aktive varmeafledningssystem og endelig realisere temperaturkontrollen før den termiske løbsk.
En anden måde er naturligvis at bruge en aktiv temperaturstyringsstrategi ved at bruge et væskekølet cirkulationssystem til at pakke batteripakken ind. Det kan ikke kun undgå overopladning og overafladning forårsaget af, at batteritemperaturen er for høj eller for lav, men også holde batteriet i et passende temperaturområde, holde batteriet opladet ved den bedste temperatur og opnå den bedste hurtigopladningseffekt.
Den traditionelle lithium-batterimembran bruger en enkelt polyethylen eller polypropylen, og membranen vil blive beskadiget, når temperaturen overstiger 135 grader, og der er fare for selvantændelse. Det nye batteri bruger en polypropylen-polyethylen-polypropylen kompositmembran, som stadig kan opretholde membranens blokerende funktion ved højere temperaturer.
Derudover nedbrydes elektrolytten i traditionelle batterier ved høje temperaturer, hvilket genererer en stor mængde gas og varme, og der opstår termisk løb. Ved at tilsætte fosfatester flammehæmmer til elektrolytten kan reaktionen effektivt afbrydes, og forbrændingsreaktionen kan organiseres.
Der er mange flere af disse forskellige tiltag, og de forbedres konstant baseret på brugerfeedback og testresultater. Sikkerheden for elektriske køretøjer vil ikke halte bagefter sikkerheden for brændstofbiler på grund af ændringer i elsystemet.
Som den fremtidige udviklingsretning er der mange forskellige virksomheder og forskellige tekniske teams, der konstant bidrager til elektriske køretøjers sikkerhedsydelse. Den nuværende sikkerhed for brændstofkøretøjer er også blevet opsummeret og forbedret i forskellige ulykker. I fremtiden, efterhånden som elektriske køretøjer optræder mere udbredt i vores liv, vil sikkerheden for elektriske køretøjer helt sikkert blive yderligere forbedret.
Direktøren har noget at sige
Sikkerheden ved lithiumbatterier til elektriske køretøjer er ikke lav, og den forbedres trin for trin.
Som en ny type køretøj har forbrugerne ingen grund til at bede om højere standarder for elbiler end brændstofkøretøjer. Samtidig bør vi se på elbiler i et udviklingsperspektiv i stedet for blindt at kritisere dem med et konservativt perspektiv.
Nogle mennesker siger, at den værste bil, han kan komme i tanke om, er en ren elbil i hjemmet. Alt jeg kan sige om dette er, at da bilindustrien startede, var der ingen tro på, at biler kunne erstatte hestevogne.
Tesla har ikke præsteret særlig godt med hensyn til sikkerhed på grund af blandt andet at være for aggressiv. De mere end 7000 18650 batterier fyldt med Model S er simpelthen et mareridt for strømstyringssystemet. Men vi kan'ikke nægte elektriske køretøjer på grund af dette. Fra det nuværende marked har batterisikkerhedsteknologien til elektriske køretøjer langt overskredet disse 18650 batteripakker.
Faldet i nye energitilskud i 2019 er dårligt nyt for den nye energibilindustri, fordi prisfordelen ved brændstofbiler ikke længere er åbenlys. Men fra et andet perspektiv kan det også fremme nye energikøretøjer.
Tidligere kunne mange virksomheder, der levede af subsidier, kun elimineres af markedet, og resten var virksomheder med tilstrækkelige R&D-kapaciteter, produktionskapaciteter og produktionskapaciteter. Af hensyn til sikkerheden for elektriske køretøjer, undtagen disse elbilsvirksomheder, der har transformeret fra"Old Tou Le" kan effektivt forbedre det gennemsnitlige sikkerhedsniveau for indenlandske rene elektriske køretøjer.
