Kif issir il-batterija tal-enerġija li ma taqbadx waħedha?
Ftit jiem ilu, CCTV's"Illum's Dikjarazzjoni" kolonna rrappurtat inċident ta 'kombustjoni spontanja fuq Samsung Note 4 fl-2017, li kkawża tifla ta' 4 snin taħraq wiċċha. Il-mowbajls Samsung'saħansitra ġew ipprojbiti milli jinġarru fuq l-ajruplani minħabba problemi ta' kombustjoni spontanja.
Jekk il-kombustjoni spontanja ta 'batterija tat-telefon ċellulari ta' 3,500 mAh tista 'tikkawża li titweġġa', imbagħad tibda minn 16kWh, il-konsegwenzi ta 'kombustjoni spontanja ta' vetturi elettriċi puri b'massimu ta 'aktar minn 80kWh se jkunu saħansitra aktar terribbli.
Madankollu, l-inċident tal-batterija ta 'Tesla jidher li ma ġiex interrott. Aċċident suspettat tan-nar tal-batterija Tesla Model S instab ukoll f'Hong Kong aktar kmieni. Il-vettura niżlet f’Settembru tal-2015.
Meta wieħed iħares lura lejn l-inċidenti reċenti, il-mudelli kienu bażikament il-Mudell S tal-ewwel ġenerazzjoni li tqiegħed fis-suq fl-2013-2015, u l-ħajja tal-batterija kienet aktar minn 4-6 snin.
Il-& quot;l-ewwel ħruq" tal-Mudell S deher f'Ottubru 2013-meta kienet qed issuq Model S, ix-chassis laqat oġġett li jaqta'. Imbagħad il-vettura ħarġet allarm u s-sid abbanduna l-vettura u ħarab. Wara 20 minuta, il-vettura bdiet tinħaraq, Mudell S Il-qafas inħaraq.
Fil-fatt,"Ewwel Ħruq" żvelat b'mod vag il-konsegwenzi terribbli tal-kombustjoni spontanja ta 'batteriji tal-litju ta' kapaċità kbira bħal dawn, u r-raġuni sottostanti tinsab fil-iċċarġjar mgħaġġel u r-rilaxx ta 'malajr tal-batteriji tal-litju, li mhux biss tikkawża ħsara kbira lill-batterija, iżda taffettwa wkoll il-ġestjoni termali tal- batterija. Ir-rekwiżiti huma għoljin ħafna, u l-Mudell S jikkorrispondi perfettament maż-żewġ punti ta 'hawn fuq.
Is-sikurezza tal-batterija hija prerekwiżit ewlieni għalina biex igawdu l-ħajja konvenjenti li ġġib magħha l-elettrifikazzjoni. Sabiex tiġi żgurata s-sigurtà tal-batteriji tal-vetturi elettriċi, irrispettivament mill-pajjiż, il-manifatturi tal-batteriji jew il-manifatturi tal-karozzi għamlu ħafna xogħol għal dan.
Liema tipi ta 'batteriji tal-enerġija qed jintużaw illum, u kif il-pajjiż, l-OEMs u l-manifatturi tal-batteriji tal-enerġija jiżguraw is-sigurtà tal-batterija tal-vetturi elettriċi? din il-ħajja.
Batterija tal-enerġija llum
Wara snin ta 'żvilupp, vetturi elettriċi puri u vetturi ibridi wasslu għal splużjoni sħiħa fl-2018. Ir-rispons fis-suq tal-batterija tal-enerġija hija ż-żieda kontinwa fil-ġarr tal-batteriji tal-enerġija.
Kif issir il-batterija tal-enerġija li ma taqbadx waħedha?
Il-ġarr tal-batteriji tal-enerġija fl-ewwel 10 xhur tal-2018 qabeż dak tal-2017, bi tkabbir sena wara sena ta 'aktar minn 84%, u l-enerġija installata totali laħqet 56.89GWh.
Bit-tnedija kontinwa ta 'mudelli ta' enerġija ġodda minn OEMs qodma fl-2019 u l-kunsinna ta 'kumpaniji ġodda tal-karozzi tal-enerġija, dan in-numru huwa mistenni li jkompli jikber fl-2019.
Fil-preżent, il-batteriji ewlenin użati f'vetturi ta 'enerġija ġodda fis-suq huma l-batteriji tal-litju ternarji l-aktar użati, batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju sikuri u stabbli, u batteriji esklussivi ta' Toyota'idrur tal-metall tan-nikil.
Meta tqabbel il-vetturi elettriċi qabel l-2017, jista 'jinstab li d-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-enerġija żdiedet minn 103.3Wh/kg għal 142.4Wh/kg, u l-pajjiż stabbilixxa mira ta' 300kWh/kg sal-2020. Ir-raġuni fundamentali għal tali żieda enormi fid-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-enerġija tinsab fl-applikazzjoni wiesgħa tal-batteriji tal-litju ternarji.
Vetturi li jużaw batteriji tal-enerġija tal-litju ternarji jinkludu mudell 3, Corolla e+, BYD Yuan EV, u ħafna mudelli ta 'enerġija ġodda mainstream oħra.
Kif issir il-batterija tal-enerġija li ma taqbadx waħedha?
Il-vantaġġ tal-litju ternarju jinsab fid-densità għolja ta 'enerġija tiegħu. Fil-preżent, l-aktar batteriji Tesla u Panasonic avvanzati jistgħu jilħqu qrib it-300kWh/kg, filwaqt li CATL u BYD bħalissa jistgħu jilħqu 200kWh/kg. Fil-preżent, materjali tal-batterija tal-litju ternarji għad għandhom ħafna lok għal titjib. . Madankollu, il-prestazzjoni tas-sikurezza u ċ-ċiklu tal-batterija mhumiex tajbin daqs il-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, u huma pprojbiti mill-istat milli jintużaw fuq vetturi tal-passiġġieri.
Is-sehem tas-suq it-tieni biss għall-litju ternarju huwa batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju. Minħabba l-prestazzjoni ta 'sikurezza eċċellenti tagħhom, huma prinċipalment użati f'vetturi kummerċjali. Fil-preżent, il-karozzi tal-linja elettriċi li jimxu fit-toroq prinċipalment jużaw batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju.
Meta mqabbel ma 'batteriji tal-litju ternarji, il-volatilizzazzjoni tal-elettroliti sseħħ f'200 grad Celsius, li hija suxxettibbli għal kombustjoni spontanja. Il-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju se jkollhom din il-problema biss fi 800 grad Celsius. Madankollu, BYD, li għandha l-ogħla densità tal-batterija fil-preżent, tista 'tilħaq biss 150kWh/h. Is-serje BYD Dynasty, li użat batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, inbidel ukoll għal batteriji tal-litju ternarji.
Issa li d-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju hija qrib il-limitu teoretiku, m'hemmx ħafna lok għal titjib. Barra minn hekk, il-kapaċità se titnaqqas b'inqas minn 20% wara l-iċċarġjar 100 darba taħt -10 gradi, u bażikament huwa diffiċli li tuża f'ambjenti kesħin.
Fir-rigward tal-batteriji esklussivi tal-idrur tan-nikil-metall tat-Toyota', għalkemm is-sigurtà u l-affidabbiltà ġew ittestjati għal ħafna snin, ma seħħew l-ebda inċidenti tas-sigurtà tal-batterija wara tant snin ta 'użu. Madankollu, Toyota waqqfet wisq ostakli għall-privattivi f'dan ir-rigward, li jagħmilha diffiċli għall-użu ta 'manifatturi oħra.
Il-ħinijiet taċ-ċiklu tal-batteriji Ni-MH huma baxxi ħafna, u ċikli ta 'ċarġ baxx u skariku baxx biss huma possibbli. Toyota Prius iżomm il-batterija f'kapaċità ta '40% sa 60%. Barra minn hekk, id-densità tal-enerġija hija saħansitra aktar baxxa minn dik tal-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, għalhekk ma tistax tintuża f'mudelli ibridi u mudelli elettriċi puri. Il-mudelli ibridi tat-Toyota'u mudelli elettriċi puri jużaw ukoll batteriji tal-litju ternarji.
Filwaqt li bbażat ruħha fuq is-sehem tas-suq estensiv ta 'batteriji tal-litju ternarji u batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, il-ġarr tal-2018 ta' CATL qabeż dawk ta 'Panasonic, li bbażat ruħha fuq Tesla u Toyota u mudelli ibridi pur-elettriku oħra, u BYD, li prinċipalment tforni l-mudelli tagħha stess. Li jaspiraw li jkunu ċ-ċampjin tal-vjeġġi, b'sehem tas-suq ta '41.3% fis-suq domestiku.
Madankollu, f'termini ta 'densità u spiża tal-enerġija, għadhom fi żvantaġġ meta mqabbla ma' Panasonic, LG u batteriji Ġappuniżi u Koreani oħra. Jekk is-suq attwali jistax jinżamm wara li jitnaqqsu s-sussidji għadu kwistjoni. Naturalment, bħala sieħeb tal-BMW fil-batterija, nemmen li CATL għandha saħħa biżżejjed biex tiżviluppa prodotti bi prezzijiet aktar baxxi u prodotti aħjar.
Kif jinħarqu batteriji tal-jone tal-litju
Ukoll, wara li tkellem dwar il-klassifikazzjoni tal-batteriji tal-enerġija u l-passat u l-preżent, issa ħalli's jitkellmu dwar il-batterija tal-litju bl-akbar sehem tas-suq, għaliex huwa daqshekk faċli li tieħu n-nar.
Is-sors tan-nar tal-batterija tal-litju huwa runaway termali.
Ir-raġunijiet ewlenin għas-sħana żejda u l-kombustjoni spontanja tal-batteriji tal-litju huma interni u esterni. Il-kawża interna hija prinċipalment it-tixjiħ tal-batterija, u l-kawżi esterni huma prinċipalment: titqib, ħabta, ċirkwit qasir, sħana żejda esterna, u skariku ta 'qawwa għolja u ħlas żejjed.
Il-batteriji tal-litju jikkonsistu f'elettrodu pożittiv, elettrodu negattiv, u separatur li jippermetti biss li jgħaddi minnu l-jonji tal-litju. Il-batterija temetti sħana waqt it-tħaddim. Meta t-temperatura tiżdied għal ċerta temperatura, id-dijaframma se tagħlaq termalment, tevita li l-jonji tal-litju jgħaddu minnha, tiżola l-elettrodi pożittivi u negattivi tal-batterija, twaqqaf ir-reazzjoni, u tevita li l-batterija tissaħħan iżżejjed.
Madankollu, id-dijaframma se tinqasam wara ċerta temperatura u titlef l-effett protettiv tagħha. Meta s-sħana esterna tikkawża li d-dijaframma tinqata ', jew ħsara fiżika bħal titqib jew ħabta, jew saħansitra l-kristall tal-jone tal-litju iffurmat mill-elettrodu negattiv li qed jixjieħ jittaqqab id-dijaframma, id-dijaframma ma tkunx tista' tiżola l-elettrodi pożittivi u negattivi, u short circuit intern se jseħħ fil-batterija.
Minħabba ċ-ċirkwit qasir intern, il-batterija għandha kuntatt ta 'żona kbira bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi u tirreaġixxi b'mod vjolenti, tirrilaxxa ħafna sħana, u dan il-proċess ikompli jintensifika, u t-temperatura tkompli tiżdied.
L-elettrolit użat fil-batteriji tal-litju mhuwiex stabbli f'temperaturi għoljin. Minbarra l-volatilizzazzjoni f'temperaturi għoljin, il-formazzjoni tal-gass tikkawża li l-batterija tespandi u tinqasam, li tintensifika s-short circuit intern. Wara li tilħaq ċerta temperatura, se jseħħu serje ta 'reazzjonijiet ta' dekompożizzjoni, u ammont kbir ta 'Sħana, dawn is-sħana se jikkawżaw ir-reazzjoni biex tintensifika aktar, u fl-aħħar tipproduċi l-effett ta' tisħin waħdu.
Meta batterija tal-litju jkollha short circuit intern minħabba diversi raġunijiet, is-sħana rilaxxata tista 'tikkawża reazzjoni katina tal-batterija li fadal, li eventwalment twassal għal żona kbira ta' runaway termali.
L-elettrolit użat fil-batteriji tal-litju huwa solvent organiku volatili u li jaqbad, li jista 'jinqabad taħt runaway termali. Dak li fl-aħħar deher kien bħal f'diversi inċidenti ta' kombustjoni spontanja tal-Mudell S. Ammont kbir ta 'duħħan ħareġ f'daqqa, u n-nar inqabad f'perjodu qasir ta' żmien, u kien diffiċli li titfi n-nar.
L-istandards obbligatorji nazzjonali jiżguraw is-sigurtà
Peress li hemm problemi bil-batteriji tal-litju, sabiex jiġi żgurat l-użu sikur ta 'batteriji tal-litju f'vetturi tal-passiġġieri, l-istat stabbilixxa żewġ settijiet ta' standards obbligatorji stretti għal batteriji tal-karozzi tal-passiġġieri u batteriji tal-ħażna, inklużi pajjiżi tas-sistema, b'test tas-sigurtà 16 u 10 oġġetti rispettivament. It-testijiet kollha għandhom jgħaddu fl-istess ħin, u vetturi elettriċi li jissodisfaw iż-żewġ standards nazzjonali jistgħu jiġu kkummerċjalizzati biex jilħqu l-konsumaturi.
It-testijiet kollha jsiru taħt il-kundizzjoni li l-batterija tkun iċċarġjata kompletament. Bosta mit-testijiet huma aktar vjolenti. Id-direttur se jitkellem dwarha fid-dettall u jħalli lil kulħadd iħoss il-strettezza ta 'dan l-istandard.
It-test tal-acupuncture huwa li tuża labra tal-azzar b'dijametru ta '6-8mm biex tittaqqab vertikalment b'veloċità ta' 25mm/s u tippenetra mill-inqas tliet batteriji, u l-labra tal-azzar tibqa 'fil-batterija. Osserva għal siegħa mingħajr splużjoni, kombustjoni jew nar.
It-test tat-tisħin għandu jiżdied għal 130 grad b'rata ta '5 gradi Celsius kull minuta u żommu għal 30 minuta. Wara li twaqqaf it-tisħin, osserva għal siegħa li ma tista 'sseħħ l-ebda splużjoni, kombustjoni jew nar.
It-test taċ-ċiklu tat-temperatura huwa li taġġusta t-temperatura skont it-temperatura u t-tul tat-tabella ta 'hawn fuq, iċ-ċiklu 5 darbiet, u osserva għal siegħa wara dik, iżda għad m'hemm l-ebda splużjoni, kombustjoni jew nar.
Hemm ukoll test tan-nar estern. Jintuża baċin taż-żejt tal-fjuwil akbar mis-sistema tal-batterija. Il-batterija hija esposta direttament għal 50 ċm 'il fuq mill-brażier. Il-fjamma taħraq il-batterija direttament għal 70 sekonda, u mbagħad il-pjanċa tal-qoxra hija miżjuda għal 60 sekonda jew direttament. Kompli aħraq għal 60 sekonda. Jekk il-batterija għandha fjamma wara li tħalli s-sors tan-nar, se tieħu inqas minn 2 minuti biex titfi. Osserva għal sagħtejn, m'għandux ikun hemm splużjoni, kombustjoni jew nar.
Fil-fatt, wara dawn it-testijiet standard stretti, il-probabbiltà ta 'tqabbid spontanju tal-batteriji tal-enerġija tal-vetturi elettriċi mhix ogħla minn dik tal-vetturi tal-fjuwil. Għal vetturi elettriċi puri jew vetturi ibridi prodotti u mibjugħa minn OEMs qawwija, kulħadd jista 'jistrieħ assigurat f'termini ta' sigurtà. .
It-titjib kontinwu tal-prestazzjoni tas-sikurezza
Minbarra l-prestazzjoni tas-sikurezza stipulata mill-istandards obbligatorji nazzjonali tal-batterija nnifisha, sabiex tiġi żgurata s-sigurtà tal-batterija tal-qawwa tal-vettura, hemm ħafna tagħmir ieħor biex tiġi żgurata s-sigurtà tagħha.
Pereżempju, wara li Tesla inħarqet minn batterija mtaqqba fl-2013, Tesla ddisinjat mill-ġdid l-apparat ta 'protezzjoni esterna tal-batterija.
L-użu ta ' liga ta ' l-aluminju u materjali tat-titanju biex joħolqu deflessjoni"ilqugħ" jistgħu mhux biss jipproteġu kontra impatti frontali, iżda wkoll jiddevjaw xi titjir jew oġġetti mtaqqba, li jnaqqas ħafna l-probabbiltà li l-batterija tkun imtaqqba u impatt minn barra.
Apparat importanti ieħor biex jiġi evitat sħana żejda tal-batterija huwa l-algoritmu tal-ġestjoni tal-enerġija BMS tas-sistema tal-enerġija. Algoritmu effettiv ta 'ġestjoni tal-enerġija jista' jevita b'mod effettiv l-okkorrenza ta 'iċċarġjar żejjed. Minħabba li l-qawwa tal-batterija ma tistax tiġi skoperta direttament, tista 'tiġi stmata biss bil-kurrent u l-vultaġġ. Meta l-istrateġija tal-ġestjoni tal-enerġija hija ħażina minħabba t-temp u raġunijiet oħra, huwa faċli li tikkawża ċċarġjar żejjed.
Ħlas żejda tikkawża li l-elettrodu pożittiv tal-batterija jinħall, l-elettrolit jiġi ossidizzat u dekompost, il-batterija tissaħħan u tintefaħ u tinqasam, u finalment tieħu n-nar.
Issa timijiet differenti madwar id-dinja kollha qed jistudjaw algoritmi tal-ġestjoni tal-enerġija aktar avvanzati u effettivi. Algoritmu eċċellenti ta 'ġestjoni tal-enerġija jista' mhux biss jikxef ħlas żejjed tal-batterija fil-ħin biex jevita sħana żejda, iżda wkoll jirrikonoxxi jekk iseħħx short circuit intern, joħroġ twissijiet lill-persunal tal-vettura, u jiggwida lill-persunal biex jaħrab malajr.
Jista 'anki jnaqqas it-temperatura tal-parti ta' short circuit intern permezz tas-sistema attiva ta 'dissipazzjoni tas-sħana, u finalment tirrealizza l-kontroll tat-temperatura qabel ir-runaway termali.
Naturalment, mod ieħor huwa li tuża strateġija attiva ta 'kontroll tat-temperatura, bl-użu ta' sistema ta 'ċirkolazzjoni mkessħa b'likwidu biex tkebbeb il-pakkett tal-batterija. Jista 'mhux biss jevita l-iċċarġjar żejjed u l-iskarikar eċċessiv ikkawżat mit-temperatura tal-batterija tkun għolja wisq jew baxxa wisq, iżda wkoll iżżomm il-batterija f'firxa ta' temperatura xierqa, iżżomm il-batterija iċċarġjar fl-aħjar temperatura, u tikseb l-aħjar effett ta 'ċċarġjar mgħaġġel.
Id-dijaframma tradizzjonali tal-batterija tal-litju tuża polyethylene jew polypropylene wieħed, u d-dijaframma ssirilhom ħsara meta t-temperatura taqbeż il-135 grad, u jkun hemm periklu ta 'kombustjoni spontanja. Il-batterija l-ġdida tuża dijaframma kompost ta 'polypropylene-polyethylene-polypropylene, li xorta tista' żżomm il-funzjoni ta 'imblukkar tad-dijaframma f'temperaturi ogħla.
Barra minn hekk, l-elettrolit fil-batteriji tradizzjonali jiddekomponi f'temperaturi għoljin, li jiġġenera ammont kbir ta 'gass u sħana, u sseħħ runaway termali. Billi żżid ritardant tal-fjammi tal-ester tal-fosfat mal-elettrolit, ir-reazzjoni tista 'tiġi interrotta b'mod effettiv u r-reazzjoni tal-kombustjoni tista' tiġi organizzata.
Hemm ħafna aktar minn dawn il-miżuri differenti, u qed jitjiebu kontinwament abbażi tal-feedback tal-utent u r-riżultati tat-test. Is-sigurtà tal-vetturi elettriċi mhux se tibqa 'wara dik tal-vetturi tal-fjuwil minħabba bidliet fis-sistema tal-enerġija.
Bħala d-direzzjoni ta 'żvilupp futur, hemm ħafna kumpaniji differenti u timijiet tekniċi differenti li kontinwament qed jikkontribwixxu għall-prestazzjoni tas-sikurezza tal-vetturi elettriċi. Is-sikurezza attwali tal-vetturi tal-fjuwil ġiet ukoll miġbura fil-qosor u mtejba f'inċidenti differenti. Fil-futur, hekk kif il-vetturi elettriċi jidhru b'mod aktar wiesa 'f'ħajjitna, is-sigurtà tal-vetturi elettriċi żgur li se titjieb aktar.
Id-Direttur għandu xi jgħid
Is-sigurtà tal-batteriji tal-litju għal vetturi elettriċi mhix baxxa, u qed titjieb pass pass.
Bħala tip ġdid ta 'vettura, il-konsumaturi m'għandhom l-ebda raġuni biex jitolbu għal standards ogħla għall-vetturi elettriċi minn vetturi tal-fjuwil. Fl-istess ħin, għandna nħarsu lejn il-vetturi elettriċi f'perspettiva ta 'żvilupp, minflok ma nikkritikawhom bl-addoċċ b'perspettiva konservattiva.
Xi nies jgħidu li l-agħar karozza li jista 'jaħseb fiha hija karozza elettrika pura domestika. Kull ma nista 'ngħid dwar dan huwa li meta bdiet l-industrija tal-karozzi, ma kien hemm l-ebda twemmin li l-karozzi setgħu jissostitwixxu l-karozzini miġbuda miż-żwiemel.
Tesla ma tantx marret tajjeb f'termini ta 'sikurezza minħabba raġunijiet bħal li tkun aggressiva wisq. L-aktar minn 7000 18650 batterija mgħobbija bil-Mudell S huma sempliċiment ħmar il-lejl għas-sistema tal-ġestjoni tal-enerġija. Imma nistgħu'ma niċħdux vetturi elettriċi minħabba dan. Mis-suq kurrenti, it-teknoloġija tas-sigurtà tal-batterija tal-vetturi elettriċi qabżet ħafna dawn il-pakketti ta 'batteriji 18650.
It-tnaqqis fis-sussidji tal-enerġija ġodda fl-2019 huwa aħbar ħażina għall-industrija tal-vetturi tal-enerġija l-ġdida, minħabba li l-vantaġġ tal-prezz tal-vetturi tal-fjuwil m'għadux ovvju. Iżda minn perspettiva oħra, tista 'wkoll tippromwovi vetturi tal-enerġija ġodda.
Fil-passat, ħafna kumpaniji li għexu fuq is-sussidji setgħu jiġu eliminati biss mis-suq, u l-bqija kienu kumpaniji b'kapaċitajiet suffiċjenti R&D, kapaċitajiet ta 'produzzjoni, u kapaċitajiet ta' manifattura. Għas-sigurtà tal-vetturi elettriċi, esklużi dawn il-kumpaniji tal-vetturi elettriċi li ttrasformaw minn"Old Tou Le" jista 'jtejjeb b'mod effettiv il-livell medju ta' sikurezza ta 'vetturi elettriċi puri domestiċi.
