Come è fatta la batteria di alimentazione non autoinfiammabile?
Qualche giorno fa, CCTV's"Dichiarazione di oggi's" La colonna ha riportato un incidente di combustione spontanea su Samsung Note 4 nel 2017, che ha causato la bruciatura del viso a una bambina di 4 anni. Ai telefoni cellulari Samsung'è stato addirittura vietato il trasporto in aereo a causa di problemi di combustione spontanea.
Se la combustione spontanea di una batteria di un telefono cellulare da 3.500 mAh può causare lesioni, a partire da 16kWh, le conseguenze della combustione spontanea di veicoli elettrici puri con un massimo di oltre 80kWh saranno ancora più terribili.
Tuttavia, l'incidente della batteria di Tesla sembra non essere stato interrotto. Un sospetto incidente d'incendio della batteria della Tesla Model S è stato trovato anche a Hong Kong in precedenza. Il veicolo è atterrato nel settembre 2015.
Guardando indietro ai recenti incidenti, i modelli erano fondamentalmente i Model S di prima generazione che sono stati immessi sul mercato nel 2013-2015 e la durata della batteria era di oltre 4-6 anni.
Il"prima bruciatura" della Model S è apparsa nell'ottobre 2013 quando una Model S stava guidando, il telaio ha colpito un oggetto appuntito. Poi il mezzo ha lanciato l'allarme e il proprietario ha abbandonato il mezzo ed è fuggito. Dopo 20 minuti, il veicolo ha iniziato a bruciare, Model S Il telaio è stato bruciato.
Infatti,"Prima bruciatura" rivelato vagamente le terribili conseguenze della combustione spontanea di tali batterie al litio di grande capacità, e la ragione di fondo risiede nella ricarica rapida e nel rapido rilascio delle batterie al litio, che non solo provoca gravi danni alla batteria, ma influisce anche sulla gestione termica del batteria. I requisiti sono molto elevati e Model S corrisponde perfettamente ai due punti precedenti.
La sicurezza della batteria è un prerequisito importante per goderci la vita comoda determinata dall'elettrificazione. Al fine di garantire la sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici, indipendentemente dal paese, i produttori di batterie o le case automobilistiche hanno lavorato molto per questo.
Quali tipi di batterie di alimentazione sono in uso oggi e in che modo il paese, gli OEM e i produttori di batterie di alimentazione garantiscono la sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici? questa vita.
Alimenta la batteria oggi
Dopo anni di sviluppo, i veicoli esclusivamente elettrici e i veicoli ibridi hanno inaugurato una vera e propria esplosione nel 2018. La risposta nel mercato delle batterie di alimentazione è il continuo aumento delle spedizioni di batterie di alimentazione.
Come è fatta la batteria di alimentazione non autoinfiammabile?
Le spedizioni di batterie di alimentazione nei primi 10 mesi del 2018 hanno superato quelle del 2017, con una crescita su base annua di oltre l'84% e la potenza totale installata ha raggiunto i 56,89 GWh.
Con il lancio continuo di nuovi modelli energetici dai vecchi OEM nel 2019 e la consegna di nuove società di auto elettriche, si prevede che questo numero continuerà a crescere nel 2019.
Al momento, le principali batterie utilizzate nei veicoli a nuova energia sul mercato sono le batterie al litio ternarie più utilizzate, le batterie al fosfato di ferro e litio sicure e stabili e le esclusive batterie al nichel-idruro metallico di Toyota'.
Confrontando i veicoli elettrici prima del 2017, si può rilevare che la densità energetica delle batterie di potenza è passata da 103,3 Wh/kg a 142,4 Wh/kg e il Paese ha fissato un obiettivo di 300 kWh/kg entro il 2020. La ragione fondamentale di tale l'enorme aumento della densità energetica delle batterie di potenza risiede nell'ampia applicazione delle batterie ternarie al litio.
I veicoli che utilizzano batterie ternarie al litio includono il modello 3, la Corolla e+, la BYD Yuan EV e molti altri modelli tradizionali di nuova energia.
Come è fatta la batteria di alimentazione non autoinfiammabile?
Il vantaggio del litio ternario risiede nella sua elevata densità di energia. Al momento, le batterie Tesla e Panasonic più avanzate possono raggiungere quasi i 300kWh/kg, mentre CATL e BYD possono raggiungere i 200kWh/kg. Al momento, i materiali delle batterie al litio ternarie hanno ancora ampi margini di miglioramento. . Tuttavia, le prestazioni di sicurezza e il ciclo della batteria non sono buoni come le batterie al litio ferro fosfato e lo stato ne vieta l'uso sui veicoli passeggeri.
La quota di mercato seconda solo al litio ternario è costituita dalle batterie al litio ferro fosfato. A causa delle loro eccezionali prestazioni di sicurezza, sono utilizzati principalmente nei veicoli commerciali. Attualmente, gli autobus elettrici che circolano per le strade utilizzano principalmente batterie al litio ferro fosfato.
Rispetto alle batterie al litio ternarie, la volatilizzazione dell'elettrolita avviene a 200 gradi Celsius, che è soggetta a combustione spontanea. Le batterie al litio ferro fosfato avranno questo problema solo a 800 gradi Celsius. Tuttavia, BYD, che attualmente ha la più alta densità di batterie, può raggiungere solo 150kWh/h. Anche la serie BYD Dynasty, che utilizzava batterie al litio ferro fosfato, è passata a batterie al litio ternarie.
Ora che la densità energetica delle batterie al litio ferro fosfato è vicina al limite teorico, non c'è molto spazio per miglioramenti. Inoltre, la capacità sarà ridotta di meno del 20% dopo aver caricato 100 volte al di sotto di -10 gradi ed è fondamentalmente difficile da usare in ambienti freddi.
Per quanto riguarda le esclusive batterie al nichel-metallo idruro di Toyota', sebbene la sicurezza e l'affidabilità siano state testate per molti anni, non si sono verificati incidenti di sicurezza della batteria dopo così tanti anni di utilizzo. Tuttavia, Toyota ha istituito troppe barriere brevettuali a questo proposito, rendendo difficile l'utilizzo da parte di altri produttori.
I tempi di ciclo delle batterie Ni-MH sono molto bassi e sono possibili solo cicli di bassa carica e bassa scarica. Toyota Prius mantiene la batteria a una capacità compresa tra il 40% e il 60%. Inoltre, la densità di energia è addirittura inferiore a quella delle batterie al litio ferro fosfato, quindi non può essere utilizzata nei modelli ibridi e nei modelli puramente elettrici. Anche i modelli ibridi e i modelli puramente elettrici della Toyota'utilizzano batterie al litio ternarie.
Basandosi sull'ampia quota di mercato delle batterie al litio ternarie e delle batterie al litio ferro fosfato, le spedizioni di CATL 2018 hanno superato quelle di Panasonic, che si affidava a Tesla e Toyota e altri modelli ibridi puramente elettrici, e BYD, che fornisce principalmente i propri modelli. Aspirando ad essere il campione delle spedizioni, con una quota di mercato del 41,3% nel mercato nazionale.
Tuttavia, in termini di densità energetica e costi, sono ancora in svantaggio rispetto a Panasonic, LG e altre batterie giapponesi e coreane. Se il mercato attuale possa essere mantenuto dopo aver ridotto i sussidi è ancora un punto interrogativo. Naturalmente, come partner di BMW nella batteria, credo che CATL abbia abbastanza forza per sviluppare prodotti con prezzi più bassi e prodotti migliori.
Come bruciano le batterie agli ioni di litio?
Bene, dopo aver parlato della classificazione delle batterie di potenza e del passato e del presente, ora'parliamo della batteria al litio con la più grande quota di mercato, perché è così facile prendere fuoco.
La fonte di incendio della batteria al litio è in fuga termica.
Le ragioni principali del surriscaldamento e della combustione spontanea delle batterie al litio sono interne ed esterne. La causa interna è principalmente l'invecchiamento della batteria e le cause esterne sono principalmente: foratura, collisione, cortocircuito, surriscaldamento esterno e scarica e sovraccarico ad alta potenza.
Le batterie al litio sono costituite da un elettrodo positivo, un elettrodo negativo e un separatore che consente il passaggio solo degli ioni di litio. La batteria emette calore durante il funzionamento. Quando la temperatura viene aumentata a una certa temperatura, il diaframma si chiude termicamente, impedendo il passaggio degli ioni di litio, isolando gli elettrodi positivo e negativo della batteria, interrompendo la reazione e prevenendo il surriscaldamento della batteria.
Tuttavia, il diaframma si romperà dopo una certa temperatura e perderà il suo effetto protettivo. Quando il calore esterno provoca la rottura del diaframma, o danni fisici come foratura o collisione, o anche il cristallo di ioni di litio formato dall'invecchiamento dell'elettrodo negativo perfora il diaframma, il diaframma non sarà in grado di isolare gli elettrodi positivo e negativo e un si verificherà un cortocircuito interno nella batteria.
A causa del cortocircuito interno, la batteria ha un contatto di ampia superficie tra gli elettrodi positivo e negativo e reagisce violentemente, rilasciando molto calore, e questo processo continua ad intensificarsi e la temperatura continua ad aumentare.
L'elettrolita utilizzato nelle batterie al litio non è stabile alle alte temperature. Oltre alla volatilizzazione alle alte temperature, la formazione di gas causerà l'espansione e la rottura della batteria, che acuisce il cortocircuito interno. Dopo aver raggiunto una certa temperatura, si verificheranno una serie di reazioni di decomposizione e una grande quantità di calore farà sì che la reazione si intensifichi ulteriormente e alla fine produca l'effetto di autoriscaldamento.
Quando una batteria al litio presenta un cortocircuito interno per vari motivi, il calore rilasciato può causare una reazione a catena della batteria rimanente, che alla fine porterà a un'ampia area di fuga termica.
L'elettrolita utilizzato nelle batterie al litio è un solvente organico volatile e infiammabile, che può essere acceso in caso di instabilità termica. Quello che alla fine è apparso è stato proprio come in diversi incidenti di combustione spontanea della Model S. Improvvisamente è stata emessa una grande quantità di fumo e il fuoco è stato acceso in un breve periodo di tempo ed è stato difficile estinguere il fuoco.
Le norme obbligatorie nazionali garantiscono la sicurezza
Poiché ci sono problemi con le batterie al litio, al fine di garantire l'uso sicuro delle batterie al litio nei veicoli passeggeri, lo stato ha stabilito due serie di rigidi standard obbligatori per le batterie delle autovetture e gli accumulatori, compresi i paesi del sistema, con test di sicurezza 16 e 10 articoli rispettivamente. Tutti i test devono essere superati contemporaneamente e i veicoli elettrici che soddisfano i due standard nazionali possono essere commercializzati per soddisfare i consumatori.
Tutti i test vengono eseguiti a condizione che la batteria sia completamente carica. Molti dei test sono più violenti. Il regista ne parlerà in dettaglio e farà sentire a tutti il rigore di questo standard.
Il test di agopuntura consiste nell'utilizzare un ago in acciaio con un diametro di 6-8 mm per perforare verticalmente a una velocità di 25 mm/se penetrare in almeno tre batterie e l'ago in acciaio rimane nella batteria. Osservare per un'ora senza esplosione, combustione o incendio.
Il test di riscaldamento consiste nell'aumentare a 130 gradi ad una velocità di 5 gradi Celsius al minuto e mantenerlo per 30 minuti. Dopo aver interrotto il riscaldamento, osservare per un'ora che non possano verificarsi esplosioni, combustione o incendi.
Il test del ciclo della temperatura consiste nel regolare la temperatura in base alla temperatura e alla durata della tabella sopra, eseguire un ciclo 5 volte e osservare per un'ora dopo, ma non si verificano ancora esplosioni, combustione o incendio.
C'è anche un test antincendio esterno. Viene utilizzato un bacino di olio combustibile più grande del sistema di batterie. La batteria è esposta direttamente a 50 cm sopra il braciere. La fiamma brucia direttamente la batteria per 70 secondi, quindi viene aggiunta la piastra di copertura per 60 secondi o direttamente. Continua a bruciare per 60 secondi. Se la batteria ha una fiamma dopo aver lasciato la fonte di fuoco, ci vorranno meno di 2 minuti per estinguersi. Osservare per 2 ore, non ci dovrebbero essere esplosioni, combustione o incendi.
Infatti, dopo questi severi test standard, la probabilità di accensione spontanea delle batterie di alimentazione dei veicoli elettrici non è superiore a quella dei veicoli a carburante. Per i veicoli puramente elettrici o ibridi prodotti e venduti da potenti OEM, tutti possono stare tranquilli in termini di sicurezza. .
Miglioramento continuo delle prestazioni di sicurezza
Oltre alle prestazioni di sicurezza previste dalle norme cogenti nazionali della batteria stessa, al fine di garantire la sicurezza della batteria di alimentazione del veicolo, esistono molte altre attrezzature per garantirne la sicurezza.
Ad esempio, dopo che Tesla è stata bruciata da una batteria forata nel 2013, Tesla ha riprogettato il dispositivo di protezione esterno della batteria.
L'uso di materiali in lega di alluminio e titanio per creare una deflessione"schermo" può non solo proteggere dagli impatti frontali, ma anche deviare alcuni schizzi o oggetti forati, il che riduce notevolmente la probabilità che la batteria venga forata e colpita dall'esterno.
Un altro dispositivo importante per evitare il surriscaldamento della batteria è l'algoritmo BMS di gestione dell'alimentazione del sistema di alimentazione. Un efficace algoritmo di gestione dell'alimentazione può evitare efficacemente il verificarsi di sovraccarichi. Poiché la carica della batteria non può essere rilevata direttamente, può essere stimata solo in base alla corrente e alla tensione. Quando la strategia di gestione dell'alimentazione è sbagliata a causa delle condizioni meteorologiche e di altri motivi, è facile causare un sovraccarico.
Il sovraccarico fa dissolvere l'elettrodo positivo della batteria, l'elettrolita si ossida e si decompone, la batteria si riscalda, si gonfia e si rompe e infine prende fuoco.
Ora diversi team in tutto il mondo stanno studiando algoritmi di gestione dell'alimentazione più avanzati ed efficaci. Un eccellente algoritmo di gestione dell'alimentazione può non solo rilevare il sovraccarico della batteria in tempo per evitare il surriscaldamento, ma anche riconoscere se si verifica un cortocircuito interno, inviare avvisi al personale del veicolo e guidare il personale a fuggire rapidamente.
Può persino ridurre la temperatura della parte interna del cortocircuito attraverso il sistema di dissipazione del calore attivo e infine realizzare il controllo della temperatura prima della fuga termica.
Naturalmente, un altro modo è utilizzare una strategia di controllo attivo della temperatura, utilizzando un sistema di circolazione raffreddato a liquido per avvolgere il pacco batteria. Non solo può evitare il sovraccarico e lo scaricamento eccessivo causato dalla temperatura della batteria troppo alta o troppo bassa, ma anche mantenere la batteria in un intervallo di temperatura adeguato, mantenere la batteria in carica alla temperatura migliore e ottenere il miglior effetto di ricarica rapida.
Il diaframma tradizionale della batteria al litio utilizza un singolo polietilene o polipropilene e il diaframma verrà danneggiato quando la temperatura supera i 135 gradi e c'è il pericolo di combustione spontanea. La nuova batteria utilizza un diaframma composito polipropilene-polietilene-polipropilene, che può ancora mantenere la funzione di blocco del diaframma a temperature più elevate.
Inoltre, l'elettrolita nelle batterie tradizionali si decompone ad alte temperature, generando una grande quantità di gas e calore, e si verifica una fuga termica. Aggiungendo l'estere fosfato ritardante di fiamma all'elettrolita, la reazione può essere interrotta efficacemente e la reazione di combustione può essere organizzata.
Esistono molte più di queste diverse misure e migliorano costantemente in base al feedback degli utenti e ai risultati dei test. La sicurezza dei veicoli elettrici non sarà inferiore a quella dei veicoli a carburante a causa delle modifiche al sistema di alimentazione.
Come direzione di sviluppo futuro, ci sono molte aziende diverse e diversi team tecnici che contribuiscono costantemente alle prestazioni di sicurezza dei veicoli elettrici. L'attuale sicurezza dei veicoli a carburante è stata anche riassunta e migliorata in diversi incidenti. In futuro, poiché i veicoli elettrici appariranno più ampiamente nelle nostre vite, la sicurezza dei veicoli elettrici sarà sicuramente ulteriormente migliorata.
Il direttore ha qualcosa da dire
La sicurezza delle batterie al litio per veicoli elettrici non è bassa, e sta migliorando passo dopo passo.
Essendo un nuovo tipo di veicolo, i consumatori non hanno motivo di chiedere standard più elevati per i veicoli elettrici rispetto ai veicoli a carburante. Allo stesso tempo, dovremmo guardare ai veicoli elettrici in una prospettiva di sviluppo, invece di criticarli ciecamente con una prospettiva conservatrice.
Alcune persone dicono che l'auto peggiore a cui riesce a pensare è un'auto elettrica puramente domestica. Tutto quello che posso dire su questo è che quando è iniziata l'industria automobilistica, non si credeva che le auto potessero sostituire le carrozze trainate da cavalli.
Tesla non si è comportata molto bene in termini di sicurezza a causa di ragioni come l'eccessiva aggressività. Le oltre 7000 batterie 18650 caricate con Model S sono semplicemente un incubo per il sistema di gestione dell'alimentazione. Ma non possiamo'negare i veicoli elettrici a causa di questo. Dal mercato attuale, la tecnologia di sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici ha superato di gran lunga questi pacchi batteria 18650.
Il calo dei nuovi sussidi energetici nel 2019 è una cattiva notizia per l'industria dei veicoli a nuova energia, perché il vantaggio di prezzo dei veicoli a carburante non è più evidente. Ma da un'altra prospettiva, può anche promuovere nuovi veicoli energetici.
In passato, molte aziende che vivevano di sussidi potevano essere eliminate solo dal mercato, e il resto erano aziende con sufficienti capacità di R&D, capacità di produzione e capacità di produzione. Per la sicurezza dei veicoli elettrici, escluse queste aziende di veicoli elettrici che hanno trasformato da"Old Tou Le" può effettivamente migliorare il livello medio di sicurezza dei veicoli elettrici puri domestici.
