Bagaimanakah bateri kuasa tidak menyala sendiri dibuat?
Beberapa hari lalu, CCTV's"Hari ini's Statement" lajur melaporkan kemalangan pembakaran spontan pada Samsung Note 4 pada 2017, yang menyebabkan seorang kanak-kanak perempuan berusia 4 tahun melecur mukanya. Telefon bimbit Samsung' malah dilarang dibawa ke dalam kapal terbang kerana masalah pembakaran spontan.
Jika pembakaran spontan bateri telefon bimbit 3,500 mAh boleh menyebabkan anda cedera, maka bermula pada 16kWj, akibat pembakaran spontan kenderaan elektrik tulen dengan maksimum melebihi 80kWj akan menjadi lebih dahsyat.
Bagaimanapun, kemalangan bateri Tesla nampaknya tidak terganggu. Kemalangan yang disyaki kebakaran bateri Tesla Model S juga ditemui di Hong Kong sebelum ini. Kenderaan itu mendarat pada September 2015.
Mengimbas kembali kemalangan baru-baru ini, model tersebut pada asasnya adalah Model S generasi pertama yang diletakkan di pasaran pada 2013-2015, dan hayat bateri adalah lebih daripada 4-6 tahun.
& quot;bakaran pertama" Model S muncul pada Oktober 2013-semasa Model S sedang memandu, casis itu melanggar objek tajam. Kemudian kenderaan itu mengeluarkan penggera dan pemiliknya meninggalkan kenderaan itu dan melarikan diri. Selepas 20 minit, kenderaan mula terbakar, Model S Rangka terbakar.
Malah,"Pembakaran Pertama" secara samar-samar mendedahkan akibat buruk daripada pembakaran spontan bateri litium berkapasiti besar itu, dan sebab asasnya terletak pada pengecasan pantas dan pelepasan pantas bateri litium, yang bukan sahaja menyebabkan kerosakan besar pada bateri, tetapi juga menjejaskan pengurusan haba bateri. bateri. Keperluan adalah sangat tinggi, dan Model S sepadan dengan sempurna dengan dua mata di atas.
Keselamatan bateri adalah prasyarat utama untuk kita menikmati kehidupan yang selesa yang disebabkan oleh elektrifikasi. Untuk memastikan keselamatan bateri kenderaan elektrik, tidak kira negara, pengeluar bateri atau pengeluar kereta telah melakukan banyak kerja untuk ini.
Apakah jenis bateri kuasa yang digunakan hari ini, dan bagaimana negara, OEM dan pengeluar bateri kuasa memastikan keselamatan bateri kenderaan elektrik? hidup ini.
Kuasa bateri hari ini
Selepas bertahun-tahun pembangunan, kenderaan elektrik tulen dan kenderaan hibrid telah mencetuskan letupan penuh pada 2018. Sambutan dalam pasaran bateri kuasa ialah peningkatan berterusan dalam penghantaran bateri kuasa.
Bagaimanakah bateri kuasa tidak menyala sendiri dibuat?
Penghantaran bateri kuasa dalam 10 bulan pertama 2018 telah mengatasi 2017, dengan pertumbuhan tahun ke tahun lebih daripada 84%, dan jumlah kuasa terpasang mencapai 56.89GWj.
Dengan pelancaran berterusan model tenaga baharu daripada OEM lama pada 2019 dan penghantaran syarikat kereta berkuasa baharu, jumlah ini dijangka terus meningkat pada 2019.
Pada masa ini, bateri utama yang digunakan dalam kenderaan tenaga baharu di pasaran ialah bateri litium terner yang paling banyak digunakan, bateri fosfat besi litium yang selamat dan stabil, dan bateri hidrida nikel-logam eksklusif Toyota'
Membandingkan kenderaan elektrik sebelum 2017, boleh didapati bahawa ketumpatan tenaga bateri kuasa telah meningkat daripada 103.3Wh/kg kepada 142.4Wh/kg, dan negara telah menetapkan sasaran 300kWh/kg menjelang 2020. Sebab asas untuk peningkatan besar dalam ketumpatan tenaga bateri kuasa terletak pada aplikasi luas bateri litium ternary.
Kenderaan yang menggunakan bateri kuasa litium terner termasuk model 3, Corolla e+, BYD Yuan EV dan banyak model tenaga baharu arus perdana yang lain.
Bagaimanakah bateri kuasa tidak menyala sendiri dibuat?
Kelebihan litium ternary terletak pada ketumpatan tenaga yang tinggi. Pada masa ini, bateri Tesla dan Panasonic yang paling canggih boleh mencapai hampir 300kWj/kg, manakala CATL dan BYD pada masa ini boleh mencapai 200kWj/kg. Pada masa ini, bahan bateri litium ternary masih mempunyai banyak ruang untuk penambahbaikan. . Walau bagaimanapun, prestasi keselamatan dan kitaran bateri tidak sebaik bateri fosfat besi litium, dan ia dilarang oleh kerajaan daripada digunakan pada kenderaan penumpang.
Bahagian pasaran kedua selepas litium ternary ialah bateri fosfat besi litium. Kerana prestasi keselamatan yang cemerlang, ia digunakan terutamanya dalam kenderaan komersial. Pada masa ini, bas elektrik yang beroperasi di jalanan kebanyakannya menggunakan bateri fosfat besi litium.
Berbanding dengan bateri litium ternary, volatilisasi elektrolit berlaku pada 200 darjah Celsius, yang terdedah kepada pembakaran spontan. Bateri litium besi fosfat akan mengalami masalah ini hanya pada 800 darjah Celsius. Bagaimanapun, BYD, yang mempunyai ketumpatan bateri tertinggi pada masa ini, hanya boleh mencapai 150kWj/j. Siri BYD Dynasty, yang menggunakan bateri litium besi fosfat, juga telah bertukar kepada bateri litium terner.
Sekarang bahawa ketumpatan tenaga bateri litium besi fosfat menghampiri had teori, tidak ada banyak ruang untuk penambahbaikan. Selain itu, kapasiti akan dikurangkan kurang daripada 20% selepas mengecas 100 kali di bawah -10 darjah, dan ia pada dasarnya sukar untuk digunakan dalam persekitaran yang sejuk.
Bagi bateri hidrida nikel-logam eksklusif Toyota' walaupun keselamatan dan kebolehpercayaan telah diuji selama bertahun-tahun, tiada kemalangan keselamatan bateri telah berlaku selepas penggunaan selama bertahun-tahun. Bagaimanapun, Toyota telah menyediakan terlalu banyak halangan paten dalam hal ini, menyukarkan penggunaan pengeluar lain.
Masa kitaran bateri Ni-MH adalah sangat rendah, dan hanya kitaran cas rendah dan nyahcas rendah boleh dilakukan. Toyota Prius mengekalkan bateri pada kapasiti 40% hingga 60%. Di samping itu, ketumpatan tenaga adalah lebih rendah daripada bateri fosfat besi litium, jadi ia tidak boleh digunakan dalam model hibrid dan model elektrik tulen. Model hibrid Toyota' dan model elektrik tulen juga menggunakan bateri litium terner.
Bergantung pada bahagian pasaran yang luas bagi bateri litium ternary dan bateri fosfat besi litium, penghantaran CATL 2018 mengatasi Panasonic, yang bergantung pada Tesla dan Toyota serta model hibrid elektrik tulen lain, dan BYD, yang kebanyakannya membekalkan modelnya sendiri. Bercita-cita untuk menjadi juara penghantaran, dengan bahagian pasaran sebanyak 41.3% dalam pasaran domestik.
Walau bagaimanapun, dari segi ketumpatan tenaga dan kos, mereka masih berada pada tahap yang kurang baik berbanding dengan Panasonic, LG dan bateri Jepun dan Korea yang lain. Sama ada pasaran semasa boleh dikekalkan selepas mengurangkan subsidi masih menjadi tanda tanya. Sudah tentu, sebagai rakan kongsi BMW dalam bateri, saya percaya bahawa CATL mempunyai kekuatan yang mencukupi untuk membangunkan produk dengan harga yang lebih rendah dan produk yang lebih baik.
Bagaimana bateri litium-ion terbakar
Nah, selepas bercakap tentang klasifikasi bateri kuasa dan dahulu dan sekarang, sekarang mari's bercakap tentang bateri litium dengan bahagian pasaran terbesar, mengapa ia sangat mudah terbakar.
Sumber kebakaran bateri litium adalah pelarian haba.
Sebab utama pemanasan lampau dan pembakaran spontan bateri litium adalah dalaman dan luaran. Punca dalaman adalah terutamanya penuaan bateri, dan punca luaran adalah terutamanya: tusukan, perlanggaran, litar pintas, terlalu panas luaran, dan pelepasan kuasa tinggi dan cas berlebihan.
Bateri litium terdiri daripada elektrod positif, elektrod negatif, dan pemisah yang hanya membenarkan ion litium melaluinya. Bateri mengeluarkan haba semasa operasi. Apabila suhu dinaikkan kepada suhu tertentu, diafragma akan tertutup secara terma, menghalang ion litium daripada melalui, mengasingkan elektrod positif dan negatif bateri, menghentikan tindak balas, dan menghalang bateri daripada terlalu panas.
Walau bagaimanapun, diafragma akan pecah selepas suhu tertentu dan kehilangan kesan perlindungannya. Apabila haba luaran menyebabkan diafragma pecah, atau kerosakan fizikal seperti tusukan atau perlanggaran, atau malah kristal ion litium yang terbentuk oleh elektrod negatif penuaan menusuk diafragma, diafragma tidak akan dapat mengasingkan elektrod positif dan negatif, dan litar pintas dalaman akan berlaku dalam bateri.
Kerana litar pintas dalaman, bateri mempunyai hubungan kawasan besar antara elektrod positif dan negatif dan bertindak balas dengan kuat, melepaskan banyak haba, dan proses ini terus meningkat, dan suhu terus meningkat.
Elektrolit yang digunakan dalam bateri litium tidak stabil pada suhu tinggi. Selain volatilisasi pada suhu tinggi, pembentukan gas akan menyebabkan bateri mengembang dan pecah, yang meningkatkan litar pintas dalaman. Selepas mencapai suhu tertentu, satu siri tindak balas penguraian akan berlaku, dan sejumlah besar Haba, haba ini akan menyebabkan tindak balas semakin intensif, dan akhirnya menghasilkan kesan pemanasan sendiri.
Apabila bateri litium mempunyai litar pintas dalaman disebabkan oleh pelbagai sebab, haba yang dibebaskan boleh menyebabkan tindak balas berantai pada baki bateri, yang akhirnya akan membawa kepada kawasan besar pelarian haba.
Elektrolit yang digunakan dalam bateri litium ialah pelarut organik yang mudah meruap dan mudah terbakar, yang boleh dinyalakan di bawah pelarian haba. Apa yang akhirnya muncul adalah seperti dalam beberapa kemalangan pembakaran spontan Model S. Sejumlah besar asap tiba-tiba dikeluarkan, dan api dinyalakan dalam tempoh yang singkat, dan sukar untuk memadamkan api.
Piawaian mandatori kebangsaan memastikan keselamatan
Memandangkan terdapat masalah dengan bateri litium, untuk memastikan penggunaan bateri litium yang selamat dalam kenderaan penumpang, negara telah menetapkan dua set piawaian mandatori yang ketat untuk bateri kereta penumpang dan bateri simpanan, termasuk negara sistem, dengan ujian keselamatan 16 dan 10. item masing-masing. Semua ujian mesti lulus pada masa yang sama, dan kenderaan elektrik yang memenuhi dua standard kebangsaan boleh dipasarkan untuk memenuhi pengguna.
Semua ujian dilakukan dengan syarat bateri telah dicas sepenuhnya. Beberapa ujian lebih ganas. Pengarah akan membincangkannya secara terperinci dan membiarkan semua orang merasakan ketegasan piawaian ini.
Ujian akupunktur adalah menggunakan jarum keluli dengan diameter 6-8mm untuk menusuk secara menegak pada kelajuan 25mm/s dan menembusi sekurang-kurangnya tiga bateri, dan jarum keluli kekal di dalam bateri. Perhatikan selama satu jam tanpa letupan, pembakaran atau kebakaran.
Ujian pemanasan adalah untuk meningkat kepada 130 darjah pada kadar 5 darjah Celsius seminit dan simpan selama 30 minit. Selepas menghentikan pemanasan, perhatikan selama satu jam bahawa tiada letupan, pembakaran atau kebakaran boleh berlaku.
Ujian kitaran suhu adalah untuk melaraskan suhu mengikut suhu dan tempoh jadual di atas, kitaran 5 kali, dan perhatikan selama satu jam selepas itu, tetapi masih tiada letupan, pembakaran atau kebakaran.
Terdapat juga ujian kebakaran luaran. Besen minyak bahan api yang lebih besar daripada sistem bateri digunakan. Bateri terdedah terus kepada 50 cm di atas brazier. Nyalaan membakar bateri terus selama 70 saat, dan kemudian plat penutup ditambah selama 60 saat atau terus. Teruskan membakar selama 60 saat. Jika bateri mempunyai nyalaan selepas meninggalkan sumber api, ia akan mengambil masa kurang daripada 2 minit untuk dipadamkan. Perhatikan selama 2 jam, tidak sepatutnya ada letupan, pembakaran atau kebakaran.
Malah, selepas ujian standard yang ketat ini, kebarangkalian penyalaan spontan bateri kuasa kenderaan elektrik tidak lebih tinggi daripada kenderaan bahan api. Untuk kenderaan elektrik tulen atau kenderaan hibrid yang dihasilkan dan dijual oleh OEM berkuasa, semua orang boleh yakin dari segi keselamatan. .
Meningkatkan prestasi keselamatan secara berterusan
Sebagai tambahan kepada prestasi keselamatan yang ditetapkan oleh piawaian mandatori kebangsaan bateri itu sendiri, untuk memastikan keselamatan bateri kuasa kenderaan, terdapat banyak peralatan lain untuk memastikan keselamatannya.
Sebagai contoh, selepas Tesla dibakar oleh bateri yang tercucuk pada tahun 2013, Tesla mereka bentuk semula peranti perlindungan luaran bateri itu.
Penggunaan bahan aloi aluminium dan titanium untuk mencipta pesongan"perisai" bukan sahaja boleh melindungi daripada hentaman hadapan, tetapi juga memesongkan beberapa objek yang terpercik atau tertusuk, yang sangat mengurangkan kebarangkalian bateri tercucuk dan terkena dari luar.
Satu lagi peranti penting untuk mengelakkan bateri terlalu panas ialah algoritma BMS pengurusan kuasa sistem kuasa. Algoritma pengurusan kuasa yang berkesan boleh mengelakkan berlakunya pengecasan berlebihan. Kerana kuasa bateri tidak dapat dikesan secara langsung, ia hanya boleh dianggarkan oleh arus dan voltan. Apabila strategi pengurusan kuasa salah disebabkan oleh cuaca dan sebab-sebab lain, ia mudah menyebabkan pengecasan berlebihan.
Caj berlebihan menyebabkan elektrod positif bateri larut, elektrolit teroksida dan terurai, bateri menjadi panas dan membengkak dan pecah, dan akhirnya terbakar.
Kini pasukan yang berbeza di seluruh dunia sedang mengkaji algoritma pengurusan kuasa yang lebih maju dan berkesan. Algoritma pengurusan kuasa yang sangat baik bukan sahaja dapat mengesan lebihan bateri dalam masa untuk mengelakkan terlalu panas, tetapi juga mengenali sama ada litar pintas dalaman berlaku, mengeluarkan amaran kepada kakitangan kenderaan dan membimbing kakitangan untuk melarikan diri dengan cepat.
Ia juga boleh mengurangkan suhu bahagian litar pintas dalaman melalui sistem pelesapan haba aktif, dan akhirnya menyedari kawalan suhu sebelum pelarian haba.
Sudah tentu, cara lain ialah menggunakan strategi kawalan suhu aktif, menggunakan sistem peredaran sejuk cecair untuk membalut pek bateri. Ia bukan sahaja dapat mengelakkan pengecasan berlebihan dan lebihan caj yang disebabkan oleh suhu bateri yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, tetapi juga mengekalkan bateri dalam julat suhu yang sesuai, mengekalkan pengecasan bateri pada suhu terbaik, dan mencapai kesan pengecasan pantas yang terbaik.
Diafragma bateri litium tradisional menggunakan polietilena tunggal atau polipropilena, dan diafragma akan rosak apabila suhu melebihi 135 darjah, dan terdapat bahaya pembakaran spontan. Bateri baharu menggunakan diafragma komposit polipropilena-polietilena-polipropilena, yang masih boleh mengekalkan fungsi menyekat diafragma pada suhu yang lebih tinggi.
Di samping itu, elektrolit dalam bateri tradisional terurai pada suhu tinggi, menghasilkan sejumlah besar gas dan haba, dan pelarian haba berlaku. Dengan menambahkan kalis api ester fosfat pada elektrolit, tindak balas boleh terganggu dengan berkesan dan tindak balas pembakaran boleh diatur.
Terdapat banyak lagi langkah yang berbeza ini, dan ia sentiasa bertambah baik berdasarkan maklum balas pengguna dan keputusan ujian. Keselamatan kenderaan elektrik tidak akan ketinggalan berbanding kenderaan bahan api kerana perubahan pada sistem kuasa.
Sebagai hala tuju pembangunan masa hadapan, terdapat banyak syarikat yang berbeza dan pasukan teknikal yang berbeza yang sentiasa menyumbang kepada prestasi keselamatan kenderaan elektrik. Keselamatan semasa kenderaan bahan api juga telah diringkaskan dan ditambah baik dalam kemalangan yang berbeza. Pada masa hadapan, apabila kenderaan elektrik muncul dengan lebih meluas dalam kehidupan kita, keselamatan kenderaan elektrik pasti akan dipertingkatkan lagi.
Pengarah ada sesuatu nak cakap
Keselamatan bateri litium untuk kenderaan elektrik tidak rendah, dan ia bertambah baik langkah demi langkah.
Sebagai jenis kenderaan baharu, pengguna tidak mempunyai sebab untuk meminta standard yang lebih tinggi untuk kenderaan elektrik daripada kenderaan bahan api. Pada masa yang sama, kita harus melihat kenderaan elektrik dalam perspektif pembangunan, bukannya mengkritik mereka secara membuta tuli dengan perspektif konservatif.
Sesetengah orang mengatakan bahawa kereta paling teruk yang dia boleh fikirkan ialah kereta elektrik tulen domestik. Apa yang boleh saya katakan tentang ini ialah apabila industri automobil bermula, tidak ada kepercayaan bahawa kereta boleh menggantikan kereta kuda.
Tesla tidak menunjukkan prestasi yang baik dari segi keselamatan kerana sebab-sebab seperti terlalu agresif. Lebih daripada 7000 18650 bateri yang dimuatkan dengan Model S hanyalah mimpi ngeri untuk sistem pengurusan kuasa. Tetapi kita tidak boleh't menafikan kenderaan elektrik kerana ini. Dari pasaran semasa, teknologi keselamatan bateri kenderaan elektrik telah jauh melebihi pek bateri 18650 ini.
Penurunan subsidi tenaga baharu pada 2019 adalah berita buruk bagi industri kenderaan tenaga baharu, kerana kelebihan harga kenderaan bahan api tidak lagi jelas. Tetapi dari perspektif lain, ia juga boleh mempromosikan kenderaan tenaga baharu.
Pada masa lalu, banyak syarikat yang hidup dengan subsidi hanya boleh dihapuskan oleh pasaran, dan selebihnya adalah syarikat yang mempunyai keupayaan R&D yang mencukupi, keupayaan pengeluaran dan keupayaan pembuatan. Untuk keselamatan kenderaan elektrik, tidak termasuk syarikat kenderaan elektrik ini yang telah berubah daripada"Old Tou Le" berkesan boleh meningkatkan tahap purata keselamatan kenderaan elektrik tulen domestik.
