Wie ist die nicht selbstzündende Power-Batterie aufgebaut?
Vor ein paar Tagen, CCTV's"Heute's Statement" berichtete 2017 über einen spontanen Verbrennungsunfall auf dem Samsung Note 4, bei dem sich ein 4-jähriges Mädchen das Gesicht verbrannte. Samsung's Mobiltelefone durften aufgrund von Problemen mit der Selbstentzündung sogar in Flugzeugen mitgeführt werden.
Wenn Sie sich durch die Selbstentzündung eines 3.500 mAh großen Handy-Akkus verletzen können, dann sind die Folgen einer Selbstentzündung von reinen Elektrofahrzeugen mit maximal über 80 kWh ab 16 kWh noch schlimmer.
Teslas Batterieunfall scheint jedoch nicht unterbrochen worden zu sein. Auch in Hongkong war zuvor ein mutmaßlicher Brandunfall der Tesla Model S Batterie gefunden worden. Das Fahrzeug landete im September 2015.
Rückblickend auf die jüngsten Unfälle handelte es sich bei den Modellen im Wesentlichen um das Model S der ersten Generation, das 2013-2015 auf den Markt kam, und die Batterielebensdauer betrug mehr als 4-6 Jahre.
Die"erste Verbrennung" des Model S erschien im Oktober 2013 – als ein Model S fuhr, prallte das Chassis gegen einen scharfen Gegenstand. Dann gab das Fahrzeug Alarm und der Besitzer verließ das Fahrzeug und flüchtete. Nach 20 Minuten fing das Fahrzeug an zu brennen, Model S Der Rahmen war verbrannt.
In der Tat"First Burn" die schrecklichen Folgen der Selbstentzündung solcher Lithiumbatterien mit großer Kapazität vage offenbart, und der Grund dafür liegt in der Schnellladung und Schnellfreigabe von Lithiumbatterien, die nicht nur der Batterie großen Schaden zufügen, sondern auch das Wärmemanagement der Batterie. Die Anforderungen sind sehr hoch und das Model S entspricht den beiden oben genannten Punkten perfekt.
Die Batteriesicherheit ist für uns eine wichtige Voraussetzung, um das komfortable Leben der Elektrifizierung zu genießen. Um die Sicherheit von Elektrofahrzeugbatterien zu gewährleisten, egal in welchem Land, haben Batteriehersteller oder Autohersteller dafür viel Arbeit geleistet.
Welche Arten von Strombatterien werden heute verwendet und wie stellen das Land, die OEMs und die Hersteller von Strombatterien die Batteriesicherheit von Elektrofahrzeugen sicher? dieses Leben.
Power-Akku heute
Nach jahrelanger Entwicklung haben reine Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge 2018 eine ausgewachsene Explosion eingeleitet. Die Reaktion auf dem Markt für Strombatterien ist die kontinuierliche Zunahme der Lieferungen von Strombatterien.
Wie ist die nicht selbstzündende Power-Batterie aufgebaut?
Die Auslieferungen von Strombatterien in den ersten 10 Monaten des Jahres 2018 haben die von 2017 mit einem Wachstum von mehr als 84 % gegenüber dem Vorjahr übertroffen und die installierte Gesamtleistung erreichte 56,89 GWh.
Mit der kontinuierlichen Einführung neuer Energiemodelle von alten OEMs im Jahr 2019 und der Auslieferung neuer Power-Car-Unternehmen wird diese Zahl 2019 voraussichtlich weiter steigen.
Derzeit sind die am weitesten verbreiteten ternären Lithiumbatterien, sichere und stabile Lithium-Eisenphosphat-Batterien und die exklusiven Nickel-Metallhydrid-Batterien von Toyota&die Hauptbatterien, die in Fahrzeugen mit neuer Energie auf dem Markt verwendet werden.
Beim Vergleich von Elektrofahrzeugen vor 2017 zeigt sich, dass die Energiedichte von Strombatterien von 103,3 Wh/kg auf 142,4 Wh/kg gestiegen ist und das Land ein Ziel von 300 kWh/kg bis 2020 festgelegt hat Die enorme Steigerung der Energiedichte von Power-Batterien liegt in der breiten Anwendung von ternären Lithium-Batterien.
Zu den Fahrzeugen, die ternäre Lithiumbatterien verwenden, gehören das Modell 3, Corolla e+, BYD Yuan EV und viele andere neue Mainstream-Energiemodelle.
Wie ist die nicht selbstzündende Power-Batterie aufgebaut?
Der Vorteil von ternärem Lithium liegt in seiner hohen Energiedichte. Derzeit können die fortschrittlichsten Tesla- und Panasonic-Batterien fast 300 kWh/kg erreichen, während CATL und BYD derzeit 200 kWh/kg erreichen. Gegenwärtig haben ternäre Lithiumbatteriematerialien noch viel Raum für Verbesserungen. . Die Sicherheitsleistung und der Batteriezyklus sind jedoch nicht so gut wie bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien, und der Einsatz in Pkw ist staatlich verboten.
Der zweitgrößte Marktanteil nach ternärem Lithium sind Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien. Aufgrund ihrer hervorragenden Sicherheitsleistung werden sie hauptsächlich in Nutzfahrzeugen eingesetzt. Derzeit werden in den Elektrobussen, die auf den Straßen fahren, hauptsächlich Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien verwendet.
Im Vergleich zu ternären Lithiumbatterien tritt bei 200 Grad Celsius eine Elektrolytverflüchtigung auf, die zur Selbstentzündung neigt. Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden dieses Problem erst bei 800 Grad Celsius haben. BYD, das derzeit die höchste Batteriedichte aufweist, kann jedoch nur 150 kWh/h erreichen. Auch die BYD Dynasty-Serie, die Lithium-Eisenphosphat-Batterien verwendet, ist auf ternäre Lithiumbatterien umgestiegen.
Da die Energiedichte von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien nun nahe der theoretischen Grenze liegt, gibt es nicht viel Raum für Verbesserungen. Darüber hinaus wird die Kapazität nach 100-maligem Aufladen unter -10 Grad um weniger als 20% reduziert, und es ist grundsätzlich schwierig, in kalten Umgebungen zu verwenden.
Was die exklusiven Nickel-Metall-Hydrid-Batterien von Toyota&betrifft, so sind nach so vielen Jahren des Gebrauchs keine Unfälle mit Batteriesicherheit aufgetreten, obwohl die Sicherheit und Zuverlässigkeit viele Jahre lang getestet wurden. Allerdings hat Toyota diesbezüglich zu viele Patentbarrieren errichtet, was die Nutzung für andere Hersteller erschwert.
Die Zykluszeiten von Ni-MH-Akkus sind sehr gering und es sind nur geringe Lade- und Entladezyklen möglich. Toyota Prius hält die Batterie bei 40 bis 60 % Kapazität. Zudem ist die Energiedichte noch geringer als bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien, sodass sie nicht in Hybridmodellen und reinen Elektromodellen eingesetzt werden kann. Toyota's Hybridmodelle und rein elektrische Modelle verwenden ebenfalls ternäre Lithiumbatterien.
Aufgrund des umfangreichen Marktanteils von ternären Lithiumbatterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien übertrafen die Auslieferungen von CATL im Jahr 2018 die von Panasonic, die sich auf Tesla und Toyota und andere rein elektrische Hybridmodelle verließ, und BYD, das hauptsächlich seine eigenen Modelle liefert. Mit einem Marktanteil von 41,3% auf dem Inlandsmarkt der Champion im Versand sein.
In Bezug auf Energiedichte und Kosten sind sie jedoch im Vergleich zu Panasonic, LG und anderen japanischen und koreanischen Akkus immer noch im Nachteil. Ob der aktuelle Markt auch nach dem Abbau von Subventionen aufrechterhalten werden kann, ist noch fraglich. Als Partner von BMW im Batteriebereich glaube ich natürlich, dass CATL genug Kraft hat, um Produkte mit niedrigeren Preisen und bessere Produkte zu entwickeln.
Wie brennen Lithium-Ionen-Akkus
Nun, nachdem wir über die Klassifizierung von Power-Batterien und die Vergangenheit und Gegenwart gesprochen haben, lassen Sie nun's über die Lithium-Batterie mit dem größten Marktanteil sprechen, warum es so leicht ist, Feuer zu fangen.
Der Brandherd von Lithiumbatterien ist thermisches Durchgehen.
Die Hauptgründe für die Überhitzung und Selbstentzündung von Lithiumbatterien sind intern und extern. Die interne Ursache ist hauptsächlich die Alterung der Batterie, und die externen Ursachen sind hauptsächlich: Reifenpanne, Kollision, Kurzschluss, externe Überhitzung und Hochleistungsentladung und -überladung.
Lithiumbatterien bestehen aus einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem Separator, der nur Lithiumionen durchlässt. Die Batterie gibt während des Betriebs Wärme ab. Wenn die Temperatur auf eine bestimmte Temperatur erhöht wird, schließt sich das Diaphragma thermisch, verhindert den Durchgang von Lithiumionen, isoliert die positiven und negativen Elektroden der Batterie, stoppt die Reaktion und verhindert eine Überhitzung der Batterie.
Allerdings reißt die Membran ab einer bestimmten Temperatur und verliert ihre Schutzwirkung. Wenn das Diaphragma durch äußere Hitze reißt oder physikalische Schäden wie Einstiche oder Kollisionen verursacht werden oder sogar der Lithium-Ionen-Kristall, der durch die alternde negative Elektrode gebildet wird, das Diaphragma durchsticht, kann das Diaphragma die positiven und negativen Elektroden nicht isolieren und ein Es kommt zu einem internen Kurzschluss in der Batterie.
Durch den internen Kurzschluss hat der Akku einen großflächigen Kontakt zwischen positiver und negativer Elektrode und reagiert heftig, wobei viel Wärme freigesetzt wird, dieser Vorgang wird immer intensiver und die Temperatur steigt weiter an.
Der in Lithiumbatterien verwendete Elektrolyt ist bei hohen Temperaturen nicht stabil. Neben der Verflüchtigung bei hohen Temperaturen führt die Gasbildung dazu, dass sich die Batterie ausdehnt und platzt, was den internen Kurzschluss verstärkt. Nach Erreichen einer bestimmten Temperatur kommt es zu einer Reihe von Zersetzungsreaktionen und einer großen Wärmemenge, diese Wärme wird die Reaktion weiter intensivieren und schließlich den Selbsterhitzungseffekt erzeugen.
Wenn eine Lithiumbatterie aus verschiedenen Gründen einen internen Kurzschluss hat, kann die freigesetzte Wärme eine Kettenreaktion der verbleibenden Batterie verursachen, die schließlich zu einem großen Bereich des thermischen Durchgehens führt.
Der in Lithiumbatterien verwendete Elektrolyt ist ein flüchtiges und brennbares organisches Lösungsmittel, das sich unter thermischem Durchgehen entzünden kann. Was schließlich auftauchte, war wie bei mehreren spontanen Verbrennungsunfällen des Model S. Plötzlich entstand eine große Menge Rauch, und das Feuer war in kurzer Zeit entzündet, und es war schwierig, das Feuer zu löschen.
Nationale verbindliche Normen sorgen für Sicherheit
Da es Probleme mit Lithiumbatterien gibt, hat der Staat, um den sicheren Einsatz von Lithiumbatterien in Pkw zu gewährleisten, zwei strenge verbindliche Standards für Pkw-Batterien und Akkumulatoren inkl. Systemländer mit 16 und 10 Sicherheitstests festgelegt Artikel bzw. Alle Tests müssen gleichzeitig bestanden werden und Elektrofahrzeuge, die die beiden nationalen Normen erfüllen, können verbrauchergerecht vermarktet werden.
Alle Tests werden unter der Bedingung durchgeführt, dass die Batterie vollständig geladen ist. Einige der Tests sind heftiger. Der Regisseur wird ausführlich darüber sprechen und jeden die Strenge dieses Standards spüren lassen.
Der Akupunkturtest besteht darin, eine Stahlnadel mit einem Durchmesser von 6-8 mm zu verwenden, um mit einer Geschwindigkeit von 25 mm/s vertikal zu stechen und mindestens drei Batterien zu durchdringen, wobei die Stahlnadel in der Batterie bleibt. Beobachten Sie eine Stunde lang ohne Explosion, Verbrennung oder Feuer.
Der Erhitzungstest soll mit einer Geschwindigkeit von 5 Grad Celsius pro Minute auf 130 Grad ansteigen und 30 Minuten lang gehalten werden. Beobachten Sie nach dem Stoppen des Heizens eine Stunde lang, dass keine Explosion, Verbrennung oder Feuer auftreten kann.
Der Temperaturzyklustest besteht darin, die Temperatur entsprechend der Temperatur und Dauer der obigen Tabelle anzupassen, 5-mal zu durchlaufen und danach eine Stunde lang zu beobachten, aber es gibt immer noch keine Explosion, Verbrennung oder Feuer.
Es gibt auch einen externen Brandtest. Es wird ein Heizölbecken verwendet, das größer als das Batteriesystem ist. Die Batterie ist 50 cm über dem Kohlenbecken direkt ausgesetzt. Die Flamme verbrennt die Batterie direkt für 70 Sekunden, und dann wird die Abdeckplatte für 60 Sekunden oder direkt hinzugefügt. 60 Sekunden weiter brennen. Wenn die Batterie nach dem Verlassen der Feuerquelle eine Flamme hat, dauert es weniger als 2 Minuten, bis sie erlischt. 2 Stunden beobachten, es sollte keine Explosion, Verbrennung oder Feuer geben.
Tatsächlich ist die Wahrscheinlichkeit einer Selbstentzündung von Elektrofahrzeugbatterien nach diesen strengen Standardtests nicht höher als die von Kraftstofffahrzeugen. Bei reinen Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, die von leistungsstarken OEMs produziert und verkauft werden, kann sich jeder in puncto Sicherheit verlassen. .
Kontinuierliche Verbesserung der Sicherheitsleistung
Um die Sicherheit der Leistungsbatterie des Fahrzeugs zu gewährleisten, gibt es neben der durch die nationalen verbindlichen Normen vorgeschriebenen Sicherheitsleistung der Batterie selbst viele andere Einrichtungen, die deren Sicherheit gewährleisten.
Nachdem Tesla beispielsweise 2013 durch eine beschädigte Batterie verbrannt wurde, gestaltete Tesla die externe Schutzvorrichtung der Batterie neu.
Die Verwendung von Aluminiumlegierungen und Titanmaterialien, um eine Durchbiegung zu erzeugen"Schild" kann nicht nur vor Frontalaufprall schützen, sondern auch einige spritzende oder durchstochene Gegenstände ablenken, was die Wahrscheinlichkeit von Durchstichen und Stößen von außen stark reduziert.
Ein weiteres wichtiges Gerät, um eine Überhitzung der Batterie zu vermeiden, ist der Energiemanagement-BMS-Algorithmus des Stromversorgungssystems. Ein effektiver Energieverwaltungsalgorithmus kann das Auftreten einer Überladung effektiv vermeiden. Da die Batterieleistung nicht direkt erfasst werden kann, kann sie nur anhand von Strom und Spannung geschätzt werden. Wenn die Energieverwaltungsstrategie wetterbedingt oder aus anderen Gründen falsch ist, kann es leicht zu Überladung kommen.
Durch Überladung löst sich die positive Elektrode der Batterie auf, der Elektrolyt wird oxidiert und zersetzt, die Batterie erwärmt sich und quillt und platzt und fängt schließlich Feuer.
Jetzt untersuchen verschiedene Teams auf der ganzen Welt fortschrittlichere und effektivere Energieverwaltungsalgorithmen. Ein ausgezeichneter Energieverwaltungsalgorithmus kann nicht nur eine Überladung der Batterie rechtzeitig erkennen, um eine Überhitzung zu vermeiden, sondern auch erkennen, ob ein interner Kurzschluss auftritt, Warnungen an das Fahrzeugpersonal ausgeben und das Personal zur schnellen Flucht anleiten.
Es kann sogar die Temperatur des internen Kurzschlussteils durch das aktive Wärmeableitungssystem reduzieren und schließlich die Temperaturregelung vor dem thermischen Durchgehen realisieren.
Eine andere Möglichkeit besteht natürlich darin, eine aktive Temperaturregelstrategie zu verwenden, bei der ein flüssigkeitsgekühltes Zirkulationssystem zum Umhüllen des Batteriepakets verwendet wird. Es kann nicht nur Überladung und Tiefentladung durch zu hohe oder zu niedrige Batterietemperatur vermeiden, sondern auch die Batterie in einem geeigneten Temperaturbereich halten, die Batterieladung auf der besten Temperatur halten und den besten Schnellladeeffekt erzielen.
Das herkömmliche Lithiumbatterie-Diaphragma verwendet ein einzelnes Polyethylen oder Polypropylen, und das Diaphragma wird beschädigt, wenn die Temperatur 135 Grad überschreitet, und es besteht die Gefahr einer Selbstentzündung. Die neue Batterie verwendet eine Polypropylen-Polyethylen-Polypropylen-Verbundmembran, die auch bei höheren Temperaturen die Sperrfunktion der Membran aufrechterhalten kann.
Darüber hinaus zersetzt sich der Elektrolyt in herkömmlichen Batterien bei hohen Temperaturen, wodurch eine große Menge an Gas und Wärme erzeugt wird, und es kommt zu einem thermischen Durchgehen. Durch Zugabe von Phosphatester-Flammschutzmittel zum Elektrolyten kann die Reaktion effektiv unterbrochen und die Verbrennungsreaktion organisiert werden.
Es gibt noch viele weitere dieser verschiedenen Maßnahmen, und sie werden basierend auf Benutzerfeedback und Testergebnissen ständig verbessert. Die Sicherheit von Elektrofahrzeugen wird aufgrund von Änderungen am Antriebssystem nicht hinter der von Kraftstofffahrzeugen zurückbleiben.
Als zukünftige Entwicklungsrichtung gibt es viele verschiedene Unternehmen und verschiedene technische Teams, die ständig zur Sicherheitsleistung von Elektrofahrzeugen beitragen. Auch die aktuelle Sicherheit von Kraftstofffahrzeugen wurde bei verschiedenen Unfällen zusammengefasst und verbessert. Da Elektrofahrzeuge in Zukunft immer häufiger in unserem Leben auftauchen, wird die Sicherheit von Elektrofahrzeugen sicherlich weiter verbessert.
Direktor hat etwas zu sagen
Die Sicherheit von Lithiumbatterien für Elektrofahrzeuge ist nicht gering und verbessert sich Schritt für Schritt.
Als neuer Fahrzeugtyp haben Verbraucher keinen Grund, höhere Standards für Elektrofahrzeuge zu fordern als Kraftstofffahrzeuge. Gleichzeitig sollten wir Elektrofahrzeuge aus einer entwicklungspolitischen Perspektive betrachten, anstatt sie mit einer konservativen Perspektive blind zu kritisieren.
Manche Leute sagen, dass das schlimmste Auto, das er sich vorstellen kann, ein reines Elektroauto ist. Dazu kann ich nur sagen, dass man zu Beginn der Automobilindustrie nicht daran glaubte, dass Autos Pferdekutschen ersetzen könnten.
Tesla hat in Bezug auf die Sicherheit aufgrund von Gründen wie zu aggressiv abgeschnitten. Die mehr als 7000 18650 Akkus, die mit Model S geladen werden, sind einfach ein Albtraum für das Power-Management-System. Aber wir können Elektrofahrzeuge deswegen nicht'leugnen. Auf dem aktuellen Markt hat die Sicherheitstechnologie für Elektrofahrzeugbatterien diese 18650-Batteriepakete weit übertroffen.
Der Rückgang der New-Energy-Subventionen im Jahr 2019 ist eine schlechte Nachricht für die New-Energy-Fahrzeugindustrie, da der Preisvorteil von Kraftstofffahrzeugen nicht mehr offensichtlich ist. Aber aus einer anderen Perspektive kann es auch neue Energiefahrzeuge fördern.
In der Vergangenheit konnten viele Unternehmen, die von Subventionen lebten, nur vom Markt eliminiert werden, der Rest waren Unternehmen mit ausreichenden F &-, Produktions- und Fertigungskapazitäten. Für die Sicherheit von Elektrofahrzeugen, ausgenommen diese Elektrofahrzeugunternehmen, die sich von"Old Tou Le" kann das durchschnittliche Sicherheitsniveau inländischer reiner Elektrofahrzeuge effektiv verbessern.
