Kuinka itsestään syttymätön akku valmistetaan?
Muutama päivä sitten CCTV's"Tänään's lausunto" sarake raportoi Samsung Note 4:n itsestään syttymisonnettomuudesta vuonna 2017, jonka seurauksena 4-vuotias tyttö poltti kasvonsa. Samsungin':n matkapuhelimia jopa kiellettiin kuljettamasta lentokoneessa spontaanin palamisongelmien vuoksi.
Jos 3500 mAh:n matkapuhelimen akun itsestään syttyminen voi aiheuttaa loukkaantumisen, niin 16 kWh:n tehosta alkaen yli 80 kWh:n puhtaiden sähköajoneuvojen itsestään palamisen seuraukset ovat vielä kauheammat.
Teslan akkuonnettomuus ei kuitenkaan näytä katkenneen. Tesla Model S -akun epäilty palo-onnettomuus löydettiin myös aiemmin Hongkongista. Auto laskeutui syyskuussa 2015.
Viimeaikaisia onnettomuuksia tarkasteltaessa mallit olivat periaatteessa ensimmäisen sukupolven Model S, joka tuotiin markkinoille vuosina 2013-2015 ja akun kesto oli yli 4-6 vuotta.
& quot;ensimmäinen poltto" Model S ilmestyi lokakuussa 2013 – Model S:n ajon aikana alusta törmäsi terävään esineeseen. Tämän jälkeen auto antoi hälytyksen ja omistaja hylkäsi auton ja pakeni. 20 minuutin kuluttua ajoneuvo alkoi palaa, Model S Runko paloi.
Itse asiassa"First Burn" paljasti epämääräisesti tällaisten suurikapasiteettisten litiumakkujen spontaanin palamisen kauheat seuraukset, ja taustalla on litiumakkujen nopea lataus ja nopea vapautuminen, mikä ei ainoastaan aiheuta suurta vahinkoa akulle, vaan vaikuttaa myös akun lämmönhallintaan. akku. Vaatimukset ovat erittäin korkeat, ja Model S vastaa täydellisesti edellä mainittuja kahta kohtaa.
Akun turvallisuus on tärkeä edellytys sille, että voimme nauttia sähköistyksen tuomasta mukavasta käyttöiästä. Sähköajoneuvojen akkujen turvallisuuden takaamiseksi akkuvalmistajat tai autonvalmistajat ovat tehneet tämän eteen paljon työtä maasta riippumatta.
Millaisia tehoakkuja on nykyään käytössä ja miten maa, OEM-valmistajat ja akkuvalmistajat varmistavat sähköajoneuvojen akkuturvallisuuden? Tämä elämä.
Virta akku tänään
Vuosien kehitystyön jälkeen puhtaat sähköajoneuvot ja hybridiajoneuvot aloittivat räjähdysmäisen räjähdyksen vuonna 2018. Tehoakkumarkkinoiden vastaus on tehoakkutoimitusten jatkuva kasvu.
Kuinka itsestään syttymätön akku valmistetaan?
Power-akkujen toimitukset vuoden 2018 ensimmäisen 10 kuukauden aikana ovat ylittäneet vuoden 2017 vastaavat, ja ne kasvoivat yli 84 prosenttia edellisvuodesta ja asennettu kokonaisteho oli 56,89 GWh.
Kun vanhojen OEM-valmistajien uusia energiamalleja tuodaan markkinoille jatkuvasti vuonna 2019 ja uusia sähköautoyhtiöitä toimitetaan, tämän määrän odotetaan jatkavan kasvuaan vuonna 2019.
Tällä hetkellä tärkeimmät markkinoiden uusissa energiaajoneuvoissa käytetyt akut ovat eniten käytetyt kolmiosaiset litiumakut, turvalliset ja vakaat litiumrautafosfaattiakut sekä Toyotan':n ainutlaatuiset nikkelimetallihydridiakut.
Verrattaessa sähköajoneuvoja ennen vuotta 2017 voidaan todeta, että tehoakkujen energiatiheys on noussut 103,3 Wh/kg:sta 142,4 Wh/kg:iin ja maa on asettanut tavoitteeksi 300 kWh/kg vuoteen 2020 mennessä. tehoparistojen energiatiheyden valtava kasvu johtuu kolmikomponenttisten litiumakkujen laajasta soveltamisesta.
Kolmikomponenttisia litiumakkuja käyttäviä ajoneuvoja ovat malli 3, Corolla e+, BYD Yuan EV ja monet muut valtavirran uudet energiamallit.
Kuinka itsestään syttymätön akku valmistetaan?
Kolmen litiumin etu on sen korkea energiatiheys. Tällä hetkellä edistyneimmät Tesla- ja Panasonic-akut voivat saavuttaa lähes 300 kWh/kg, kun taas CATL ja BYD voivat tällä hetkellä saavuttaa 200 kWh/kg. Tällä hetkellä kolmikomponenttisissa litiumakkumateriaaleissa on vielä paljon parantamisen varaa. . Turvallisuussuorituskyky ja akun kierto eivät kuitenkaan ole yhtä hyviä kuin litiumrautafosfaattiakut, ja valtio on kieltänyt niiden käytön henkilöautoissa.
Kolmen litiumin jälkeen toiseksi jäävä markkinaosuus on litiumrautafosfaattiakut. Erinomaisten turvallisuusominaisuuksiensa vuoksi niitä käytetään pääasiassa hyötyajoneuvoissa. Tällä hetkellä kaduilla liikennöivät sähköbussit käyttävät pääasiassa litiumrautafosfaattiakkuja.
Kolmikomponenttisiin litiumakkuihin verrattuna elektrolyytin haihtuminen tapahtuu 200 celsiusasteessa, mikä on altis itsestään syttymiselle. Litiumrautafosfaattiakuilla on tämä ongelma vain 800 celsiusasteessa. BYD, jolla on tällä hetkellä suurin akkutiheys, voi kuitenkin saavuttaa vain 150 kWh/h. BYD Dynasty -sarja, jossa käytettiin litiumrautafosfaattiakkuja, on myös siirtynyt kolmikomponenttisiin litiumakkuihin.
Nyt kun litiumrautafosfaattiakkujen energiatiheys on lähellä teoreettista rajaa, ei ole paljon parantamisen varaa. Lisäksi kapasiteetti pienenee alle 20 % 100 kertaa alle -10 asteen latauksen jälkeen, ja sitä on periaatteessa vaikea käyttää kylmissä olosuhteissa.
Mitä tulee Toyotan':n ainutlaatuisiin nikkelimetallihydridiakkuihin, vaikka turvallisuutta ja luotettavuutta on testattu useiden vuosien ajan, akkuturvallisuusonnettomuuksia ei ole sattunut niin monen vuoden käytön jälkeen. Toyota on kuitenkin asettanut liikaa patenttiesteitä tässä suhteessa, mikä vaikeuttaa muiden valmistajien käyttöä.
Ni-MH-akkujen sykliajat ovat erittäin alhaiset, ja vain alhainen lataus- ja purkausjakso on mahdollista. Toyota Prius pitää akun kapasiteetin 40–60 %. Lisäksi energiatiheys on jopa litiumrautafosfaattiakkua pienempi, joten sitä ei voida käyttää hybridimalleissa ja puhtaasti sähkömalleissa. Toyota':n hybridimalleissa ja puhtaasti sähkömalleissa käytetään myös kolmikomponenttisia litiumakkuja.
Kolmiosaisten litiumakkujen ja litiumrautafosfaattiakkujen laajaan markkinaosuuteen luottaen CATL:n toimitukset vuonna 2018 ylittivät Teslaan ja Toyotaan ja muihin puhdassähköisiin hybridimalleihin luottaneen Panasonicin sekä pääosin omia mallejaan toimittavan BYD:n toimitukset. Kuljetusten mestariksi pyrkivä 41,3 %:n markkinaosuus kotimaan markkinoilla.
Energiatiheyden ja -kustannusten suhteen ne ovat kuitenkin edelleen huonommassa asemassa verrattuna Panasonicin, LG:n ja muihin japanilaisiin ja korealaisiin akkuihin. Se, voidaanko nykyiset markkinat säilyttää tukien vähentämisen jälkeen, on edelleen kysymysmerkki. Tietysti BMW:n akkukumppanina uskon, että CATL:llä on tarpeeksi voimaa kehittää tuotteita halvemmalla ja parempilla tuotteilla.
Kuinka litiumioniakut palavat
No, kun on puhuttu tehoparistojen luokittelusta sekä menneisyydestä ja nykyisyydestä, puhutaan nyt' suurimman markkinaosuuden omaavasta litiumakusta, miksi se on niin helppo syttyä tuleen.
Litiumpariston tulipalon lähde on lämpökarkaistu.
Pääasialliset syyt litiumakkujen ylikuumenemiseen ja itsestään syttymiseen ovat sisäiset ja ulkoiset. Sisäinen syy on pääasiassa akun ikääntyminen, ja ulkoiset syyt ovat pääasiassa: puhkeaminen, törmäys, oikosulku, ulkoinen ylikuumeneminen sekä suuren tehon purkautuminen ja ylilataus.
Litiumparistot koostuvat positiivisesta elektrodista, negatiivisesta elektrodista ja erottimesta, joka päästää vain litiumionien läpi. Akku päästää lämpöä käytön aikana. Kun lämpötila nostetaan tiettyyn lämpötilaan, kalvo sulkeutuu termisesti, mikä estää litiumionien kulkeutumisen läpi, eristää akun positiiviset ja negatiiviset elektrodit, pysäyttää reaktion ja estää akun ylikuumenemisen.
Kalvo kuitenkin repeytyy tietyn lämpötilan jälkeen ja menettää suojaavan vaikutuksensa. Kun ulkoinen lämpö aiheuttaa kalvon repeämisen tai fyysisen vaurion, kuten puhkaisun tai törmäyksen, tai jopa ikääntyvän negatiivisen elektrodin muodostama litiumionikide puhkaisee kalvon, kalvo ei pysty eristämään positiivisia ja negatiivisia elektrodeja, ja akussa tapahtuu sisäinen oikosulku.
Sisäisen oikosulun vuoksi akussa on laaja-alainen kosketus positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä ja se reagoi rajusti vapauttaen paljon lämpöä, ja tämä prosessi voimistuu edelleen ja lämpötila jatkaa nousuaan.
Litiumakuissa käytetty elektrolyytti ei ole stabiili korkeissa lämpötiloissa. Korkeissa lämpötiloissa tapahtuvan haihtumisen lisäksi kaasun muodostuminen aiheuttaa akun laajenemisen ja repeytymisen, mikä lisää sisäistä oikosulkua. Tietyn lämpötilan saavuttamisen jälkeen tapahtuu sarja hajoamisreaktioita, ja suuri määrä lämpöä, tämä lämpö saa reaktion voimistua entisestään ja tuottaa lopulta itsekuumenevan vaikutuksen.
Kun litiumakussa on eri syistä johtuen sisäinen oikosulku, vapautuva lämpö voi aiheuttaa jäljellä olevan akun ketjureaktion, joka johtaa lopulta laajaan lämpökarkaamiseen.
Litiumakuissa käytetty elektrolyytti on haihtuva ja syttyvä orgaaninen liuotin, joka voi syttyä lämpöpurkauksen vaikutuksesta. Se, mikä lopulta ilmestyi, oli aivan kuten useissa Model S -spontaanissa palamisonnettomuuksissa. Yhtäkkiä nousi suuri määrä savua, ja tuli syttyi lyhyessä ajassa ja tulipalon sammuttaminen oli vaikeaa.
Kansalliset pakolliset standardit takaavat turvallisuuden
Koska litiumakkujen kanssa on ongelmia, osavaltio on asettanut henkilöautojen akuille ja akuille kaksi tiukkaa pakollista standardia, mukaan lukien järjestelmämaat, 16 ja 10 turvatestillä varmistaakseen litiumakkujen turvallisen käytön henkilöautoissa. kohteita vastaavasti. Kaikki testit on läpäistävä samanaikaisesti, ja kahden kansallisen standardin mukaisia sähköautoja voidaan markkinoida kuluttajille.
Kaikki testit suoritetaan sillä ehdolla, että akku on ladattu täyteen. Monet kokeista ovat väkivaltaisempia. Ohjaaja puhuu siitä yksityiskohtaisesti ja antaa jokaisen tuntea tämän standardin tiukuuden.
Akupunktiotestissä käytetään halkaisijaltaan 6-8mm teräsneulaa pystysuoraan 25mm/s nopeudella puhkaisuun ja vähintään kolmen pariston lävistämiseen, ja teräsneula pysyy akussa. Tarkkaile tunnin ajan ilman räjähdystä, palamista tai tulipaloa.
Lämmitystestissä nostetaan 130 astetta nopeudella 5 celsiusastetta minuutissa ja pidetään sitä 30 minuuttia. Kun olet lopettanut lämmityksen, tarkkaile tunnin ajan, ettei räjähdystä, palamista tai tulipaloa voi tapahtua.
Lämpötilajaksotestin tarkoituksena on säätää lämpötilaa yllä olevan taulukon lämpötilan ja keston mukaan, toistaa 5 kertaa ja tarkkailla sen jälkeen tunnin ajan, mutta silti ei tapahdu räjähdystä, palamista tai tulipaloa.
Siellä on myös ulkoinen palotesti. Käytetään akkujärjestelmää suurempi polttoöljyallas. Akku on suoraan alttiina 50 cm:n korkeudelle keittimen yläpuolella. Liekki polttaa akkua suoraan 70 sekuntia, jonka jälkeen peitelevy lisätään 60 sekunniksi tai suoraan. Jatka polttamista 60 sekuntia. Jos akussa on liekki tulipalon lähteestä poistumisen jälkeen, sen sammuminen kestää alle 2 minuuttia. Tarkkaile 2 tuntia, ei saa olla räjähdystä, palamista tai tulipaloa.
Itse asiassa näiden tiukkojen standarditestien jälkeen sähköajoneuvojen tehoakkujen itsestään syttymisen todennäköisyys ei ole suurempi kuin polttoaineena käytettävien ajoneuvojen. Voimakkaiden OEM-valmistajien valmistamien ja myymien puhtaiden sähköajoneuvojen tai hybridiajoneuvojen osalta jokainen voi olla varma turvallisuuden suhteen. .
Jatkuvasti parantaa turvallisuutta
Itse akun kansallisten pakollisten standardien edellyttämien turvallisuusominaisuuksien lisäksi ajoneuvon tehoakun turvallisuuden varmistamiseksi on monia muita laitteita sen turvallisuuden varmistamiseksi.
Esimerkiksi sen jälkeen, kun Tesla paloi puhjenneen akun takia vuonna 2013, Tesla suunnitteli uudelleen akun ulkoisen suojalaitteen.
Alumiiniseos- ja titaanimateriaalien käyttö taipuman luomiseksi"suojaus" ei vain suojaa etutörmäyksiltä, vaan myös ohjaa roiskeita tai puhjenneita esineitä, mikä vähentää huomattavasti todennäköisyyttä, että akku puhkaisee ja törmää ulkopuolelta.
Toinen tärkeä laite akun ylikuumenemisen välttämiseksi on sähköjärjestelmän virranhallinnan BMS-algoritmi. Tehokas virranhallinta-algoritmi voi tehokkaasti välttää ylilatauksen. Koska akun tehoa ei voida havaita suoraan, se voidaan arvioida vain virran ja jännitteen perusteella. Kun virranhallintastrategia on väärä sään ja muiden syiden vuoksi, on helppo aiheuttaa ylilatausta.
Ylilataus aiheuttaa akun positiivisen elektrodin liukenemisen, elektrolyytti hapettuu ja hajoaa, akku lämpenee ja turpoaa ja halkeaa ja lopulta syttyy tuleen.
Nyt eri tiimit ympäri maailmaa tutkivat kehittyneempiä ja tehokkaampia virranhallinta-algoritmeja. Erinomainen virranhallinta-algoritmi ei vain havaitse akun ylilatausta ajoissa ylikuumenemisen välttämiseksi, vaan myös havaitsee, tapahtuuko sisäinen oikosulku, antaa varoituksia ajoneuvon henkilökunnalle ja opastaa henkilökuntaa pakenemaan nopeasti.
Se voi jopa alentaa sisäisen oikosulkuosan lämpötilaa aktiivisen lämmönpoistojärjestelmän kautta ja lopulta toteuttaa lämpötilan säädön ennen lämpökarkaamista.
Tietenkin toinen tapa on käyttää aktiivista lämpötilansäätöstrategiaa, jossa käytetään nestejäähdytteistä kiertojärjestelmää akun käärimiseen. Se ei vain voi välttää ylilatausta ja ylipurkautumista, jotka johtuvat akun liian korkeasta tai liian alhaisesta lämpötilasta, vaan myös pitämään akun sopivalla lämpötila-alueella, pitämään akun latauksen parhaassa lämpötilassa ja saavuttamaan parhaan nopean latausvaikutuksen.
Perinteisessä litiumakun kalvossa käytetään yhtä polyeteeniä tai polypropeenia, ja kalvo vaurioituu, kun lämpötila ylittää 135 astetta ja on olemassa itsestään syttymisen vaara. Uudessa akussa käytetään polypropeeni-polyeteeni-polypropeenikomposiittikalvoa, joka voi silti säilyttää kalvon estotoiminnon korkeammissa lämpötiloissa.
Lisäksi perinteisten akkujen elektrolyytti hajoaa korkeissa lämpötiloissa, jolloin syntyy suuri määrä kaasua ja lämpöä, ja termistä karkaamista tapahtuu. Lisäämällä elektrolyyttiin fosfaattiesteripalonsuoja-ainetta, reaktio voidaan keskeyttää tehokkaasti ja palamisreaktio järjestää.
Näitä erilaisia toimenpiteitä on paljon enemmän, ja niitä kehitetään jatkuvasti käyttäjien palautteen ja testitulosten perusteella. Sähköajoneuvojen turvallisuus ei jää jälkeen polttoaineautojen turvallisuudesta sähköjärjestelmän muutosten vuoksi.
Tulevaisuuden kehityssuuntana on monia erilaisia yrityksiä ja erilaisia teknisiä tiimejä, jotka jatkuvasti edistävät sähköajoneuvojen turvallisuutta. Polttoaineajoneuvojen nykyinen turvallisuus on myös tiivistetty ja parannettu eri onnettomuuksissa. Tulevaisuudessa sähköajoneuvojen tullessa yhä laajemmin elämäämme, sähköajoneuvojen turvallisuus paranee varmasti entisestään.
Johtajalla on sanottavaa
Sähköajoneuvojen litiumakkujen turvallisuus ei ole alhainen, ja se paranee askel askeleelta.
Uutena ajoneuvotyyppinä kuluttajilla ei ole syytä vaatia korkeampia vaatimuksia sähköautoille kuin polttoainekäyttöisille ajoneuvoille. Samaan aikaan meidän pitäisi tarkastella sähköautoja kehitysnäkökulmasta sen sijaan, että kritisoimme niitä sokeasti konservatiivisesta näkökulmasta.
Jotkut sanovat, että pahin auto, jonka hän voi ajatella, on kotimainen puhdas sähköauto. Voin vain sanoa tästä, että kun autoteollisuus alkoi, ei uskottu, että autot voisivat korvata hevoskärryt.
Tesla ei ole menestynyt kovin hyvin turvallisuuden suhteen esimerkiksi liian aggressiivisuudesta johtuen. Yli 7000 18650-akkua, joissa on Model S, ovat yksinkertaisesti painajainen virranhallintajärjestelmälle. Mutta emme voi'sähköajoneuvoja kieltää tämän takia. Nykyisistä markkinoista sähköajoneuvojen akkujen turvallisuustekniikka on ylittänyt huomattavasti nämä 18650 akkupakettia.
Uusien energiatukien lasku vuonna 2019 on huono uutinen uusille energiaajoneuvoteollisuudelle, koska polttoaineajoneuvojen hintaetu ei ole enää ilmeinen. Mutta toisesta näkökulmasta katsottuna se voi myös edistää uusia energiaajoneuvoja.
Aiemmin monet tuilla eläneet yritykset pystyivät vain eliminoimaan markkinoilta, ja loput olivat yrityksiä, joilla oli riittävä T&D-kyky, tuotantokyky ja valmistuskyky. Sähköajoneuvojen turvallisuuden vuoksi, lukuun ottamatta näitä sähköajoneuvoyhtiöitä, jotka ovat muuttuneet &-osakkeesta;Old Tou Le &-quot; voi tehokkaasti parantaa kotimaisten puhtaasti sähköautojen keskimääräistä turvallisuustasoa.
