Augsta niķeļa litija akumulatoru drošība ir kļuvusi par vienprātību, bet cietvielu litija baterijas tagad ir sadalītas
Elektrisko transportlīdzekļu tirgus, kurā tiek ievērots enerģijas blīvums, ir radījis milzīgas problēmas akumulatoru bloku un pabeigtu transportlīdzekļu drošībai. 2018. gadā Ķīnā notika 52 drošības negadījumi uz miljonu elektrisko transportlīdzekļu. Runājot par ainām, uzlāde, braukšana un stāvēšana ir ainas, kurās notiek drošības negadījumi.
Analizējot iemeslus, 58% ugunsnelaimju izraisa litija bateriju termiskā izskriešana. Gandrīz 90% termisko aizbēgšanas gadījumu izraisa īssavienojumi. Šūnu līmenī pozitīvie un negatīvie materiāli, elektrolīts un diafragma ir tiešais termoizplūdes drošinātājs. Pēc grupēšanas termiskās difūzijas nomākšana konstrukcijas projektēšanā, dzesēšanā un elektriskajā kontrolē ir saistīta ar to, vai termiskās bēgšanas risku var samazināt vai apslāpēt.
No 2019. gada 16. līdz 17. oktobrim Šanhajā notika 2019. gada Ķīnas, Japānas un Korejas jaunās paaudzes jaunās enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru tehnoloģiju konference. Konference ir sadalīta divos forumos, kuru tēmas ir akumulatoru termiskā drošība un risinājumi un cietvielu akumulatoru atslēgas tehnoloģija un industrializācijas izaicinājumi.
Forums 1, oriģinālo iekārtu ražotāji, enerģijas akumulatoru uzņēmumi, labi zināmas universitātes, laboratorijas un testēšanas iestādes apspriedīs augsta niķeļa satura akumulatoru termiskās noplūdes cēloņus un risinājumus, jo akumulatoru enerģijas īpatnējais enerģijas līmenis turpina pieaugt. Forums 2 ir par dažādu cietvielu akumulatoru tehnoloģiju maršrutu un status quo analīzi.
Sistēma, lai redzētu termisko drošību
Pilns barošanas akumulatora dzīves cikls sākas no materiāla sistēmas izvēles līdz akumulatora elementa pabeigšanai, moduļu un PACK formēšanai, akumulatora vadībai pēc uzstādīšanas un lietošanas, līdz izmantošanai transportlīdzekļa ekspluatācijā.
Termiskās bēgšanas galvenais iemesls ir akumulatora elementi. Pozitīvie un negatīvie elektrodi ir" drošinātājs" un elektrolīts ir"degvielas uzglabāšanas". Tam nepieciešams tikai"spark" izraisīt termisku bēgšanu vai ugunsgrēku.
& quot;Sparks" vai nu nāk no šūnas iekšpuses, vai rodas no ārpuses. Iekšējie faktori galvenokārt attiecas uz nestabiliem faktoriem, kas rodas akumulatoru projektēšanas un ražošanas laikā; ārējie faktori galvenokārt attiecas uz iemesliem, ko izraisa personāls un ārējie apstākļi akumulatora transportēšanas, uzstādīšanas, ekspluatācijas un apkopes laikā.
Akumulatora termiskās drošības kļūmi galvenokārt izraisa lokāla pārkaršana, kas izraisa īssavienojumu akumulatora iekšienē, vai arī mikro īssavienojums izraisa akumulatora membrānas bojājumus un lielāku platību īssavienojumu.
Litija jonu akumulatori ir jaunināti no NCM111 un NCM523 uz NCM622 un NCM811. Niķeļa saturs pozitīvā elektroda trīskāršā materiālā turpina palielināties, skābekļa izdalīšanās temperatūra turpina kristies, un pozitīvā elektroda materiāla termiskā stabilitāte kļūst arvien sliktāka. Skābekļa izdalīšanās temperatūras pazemināšanās nozīmē, ka litija akumulators ir karstumizturīgāks. Temperatūrai paaugstinoties, pozitīvā elektroda materiāls mainās no slāņainas struktūras uz spineļa struktūru un pēc tam veido akmeņsāli un atbrīvo aktīvo skābekli. Akmens sāls augšana un skābekļa izdalīšanās ir galvenās problēmas, ko izraisa termiskā bēgšana.
Ļaunprātīga elektroķīmiskā izmantošana akumulatoru elementu rūpnīcās rada visvairāk galvassāpes. Ļaunprātīgas izmantošanas apstākļos, piemēram, termiskā trieciena, pārslodzes un pārmērīgas izlādes gadījumā aktīvais materiāls un elektrolīts akumulatorā radīs litija dendrītus, kas caurdur diafragmu un izraisa iekšēju īssavienojumu. Litija evolūcija negatīvajā elektrodā ir galvenais litija dendrītu augšanas cēlonis. Tāpēc svarīgs jautājums ir, kā novērst litija dendrītus.
Pozitīvo un negatīvo elektrodu īssavienojums, ko izraisa diafragmas atteice, ir svarīga termiskās bēgšanas sastāvdaļa. Kad SEI plēves drošības plēve tiek iznīcināta, elektrolīts reaģē ar elektrodu, radot siltumu, kas izkausēs diafragmu. Turklāt ienaidnieks, kas saskaras ar diafragmu, ir litija dendriti, kas apdraud tās integritāti un stabilitāti.
Papildus akumulatora kļūmei, ko izraisa iekšējs īssavienojums, pārlādēšana, akumulatora novecošanās utt., mehāniska kļūme ekstremālos apstākļos, piemēram, ārējs īssavienojums, ekstrūzija, ugunsgrēks, iegremdēšana un imitēta sadursme, arī tiks pārveidota par iekšējo īssavienojumu un izraisīs elektrību. kļūme, kas galu galā novedīs pie termiskas aizbēgšanas.
Dažas kļūmes un veiktspējas pasliktināšanās, kas var rasties akumulatora' pilna dzīves cikla laikā, izraisīs bateriju izmantošanu ārpus drošas lietošanas diapazona un izraisīs dažus drošības negadījumus.
Akumulatoru rūpnīca un OEM strādā kopā
Termiskās bēgšanas iekšējie un ārējie cēloņi prasa akumulatoru ražotāju un oriģinālo iekārtu ražotāju sadarbību, lai nodrošinātu vispārēju risinājumu, tostarp pozitīvos un negatīvos materiālus, separatorus, elektrolītus, akumulatoru pārvaldību un PACK struktūras dizainu.
Akumulatoru rūpnīcās meklējiet augsta spiediena un augstas temperatūras izturīgus liesmas slāpētājus elektrolītus, augstas temperatūras izturīgus viena kristāla katoda materiālus, anoda materiālus, kas inhibē litija dendrītus, vai izmantojiet NMC811 katodus, kas pārklāti ar aizsargvielām, lai uzlabotu sausumu. Franču diafragmas pielietojums ievieš keramikas diafragmu, lai šūnu līmenī nomāktu termisko skrējienu.
Oriģinālo iekārtu ražotājiem nepietiek ar uzmanību pievērst paša akumulatora drošībai. Papildus problēmām, kas saistītas ar pašu akumulatoru, elektriskā transportlīdzekļa drošības pamatā ir akumulatora elektriskais savienojums, mehāniskā drošība, uzlādes savienojums, ikdienas lietošanas problēmas un ātra problēmu risināšana.
OEM' jaudas akumulatora drošības aizsardzības sistēma ir izstrādāta un pārbaudīta no četriem aspektiem: monomērs, modulis, BMS un sistēma. No vienas puses, paši akumulatoru ražotāji nodrošina drošību no projektēšanas un ražošanas saitēm. No otras puses, oriģinālo iekārtu ražotāji ņem vērā mehānisko, elektrisko un termisko drošību no moduļu drošības viedokļa, piemēram, drošības attālumu, spēka konstrukciju un aizsardzību.
Runājot par montāžas struktūru, oriģinālo iekārtu ražotājiem ir jāņem vērā dažādi transportlīdzekļa ekspluatācijas apstākļi, kā arī dzesēšanas cauruļvadi, jaunas dzesēšanas tehnoloģijas, agrīna brīdināšana par termisku aizbēgšanu un ieroču neizplatīšana. Tajā pašā laikā viņiem jāapsver aktīva ugunsgrēka dzēšana un ugunsgrēku dzēšana caur ārējām konstrukcijām.
Oriģinālo iekārtu ražotāji parasti domā par to, kā uzlabot akumulatora bloka drošības dizainu no sistēmas līmeņa. Neatkarīgi no tā, vai tie ir pozitīvi un negatīvi elektrodu materiāli, elektrolīti, diafragmas, konstrukcijas dizains, dzesēšana, termiskā vadība un piesardzības brīdinājumi, kas attiecas uz PACK pēc grupas, ir OEM analīzes objekti.
Litija bateriju drošība ir liela tēma, kas ietver visus aspektus no materiāliem, ražošanas līdz pielietojumam. Lai nodrošinātu elektrisko transportlīdzekļu termisko drošību, ir jāsadarbojas ar oriģinālo iekārtu ražotājiem, akumulatoru rūpnīcām un testēšanas iestādēm, lai analizētu termiskās bēgšanas mehānismu un izpētītu jaunas tehnoloģijas, lai aizkavētu termiskās avārijas rašanos.
Dažādas cietvielu akumulatoru skaņas
Elektrisko transportlīdzekļu kustība uz priekšu norāda, ka enerģijas akumulatoru īpašais enerģijas standarts nevirzīsies atpakaļ. Augsta potenciāla pozitīvo un negatīvo materiālu izmantošana ir kļuvusi par tendenci, un NCM811 un silīcija oglekļa anodi arvien vairāk parādās akumulatoru rūpnīcu tehniskajos maršrutos. Taču ugunsgrēka risks joprojām apdraud augstu niķeļa bateriju izmantošanu. Tāpēc akumulatoru ražotāji un oriģinālo iekārtu ražotāji ir pievērsuši uzmanību liesmu slāpējošiem, augstspiediena izturīgiem cietvielu elektrolītiem, cerot atrisināt līdzsvara problēmu starp specifisko enerģiju un drošību.
Tomēr šajā Ķīnas, Japānas un Korejas konferencē Ķīnas un Japānas viesu viedokļi par cietvielu akumulatoru izpēti un pielietojumu ir ļoti atšķirīgi, izaicinot nozarei' raksturīgos uzskatus par cietvielu akumulatoriem. . Salīdzinot ar augsta niķeļa satura drošības risinājumu vietnes saskaņotajiem centieniem, cietvielu akumulatoru vietne virzās uz priekšu atšķirībās.
Japānas 30 gadu cietvielu akumulatoru eksperts Dr. Tadahiko Kubota, Japānas bijušais Toyota un Honda akumulatoru kodola eksperts Ogi Eiki komentē pašreizējo stāvokli cietvielu akumulatoru izpētē var raksturot kā" pesimistisks" ;. Cietvielu akumulatorus ir diezgan grūti izmantot elektriskajiem transportlīdzekļiem. No otras puses, vietējās akumulatoru rūpnīcas, piemēram, Qingtao, Weilan, Huineng, Guoxuan Hi-Tech, Ķīnas Zinātņu akadēmija, Tongji universitāte un Šanhajas Dzjaotongas universitāte, nenogurstoši strādā pie cietvielu akumulatoriem.
Japānas ekspertu viedokļus var apkopot šādi: Toyota Sulfide joprojām atrodas pētniecības un izstrādes stadijā, un masveida ražošana ar pašreizējo tehnoloģiju līmeni nav iespējama. Tās sākotnējais nodoms izstrādāt cietvielu akumulatorus bija samazināt akumulatoru skaitu hibrīdautomobiļiem. Ārpasaule maldīgi uzskata, ka elektriskajos transportlīdzekļos tiek izmantoti cietvielu akumulatori. Tā ir atšķirība starp Toyota' iekšējo domāšanu un ārējo sabiedrisko domu.
Attiecībā uz drošību cietvielu baterijas var ražot arī litija dendrītus, un drošība ir ļoti satraucoša. Un, vērtējot tā drošību, nevar spriest pēc tā, vai elektrolīts ir uzliesmojošs. Vissvarīgākā problēma ir tiešais kontakts starp pozitīvo elektrodu un negatīvo elektrodu ar augstu enerģijas blīvumu.
Cietvielu akumulatori var palielināt enerģijas blīvumu, viens no iemesliem ir tas, ka var samazināt ārējo materiālu daudzumu. Bet tas nav tikai raksturīgs visu cietvielu bateriju raksturojums.
Runājot par ātru uzlādi, Toyota' papīrs un lielākā daļa pētnieku nav apstiprinājuši nekādus pierādījumus, ka visas cietvielu akumulatorus var ātri uzlādēt. Viņi visi teica, ka uzlādes laikā veidojas litija dendrīti. Jo vairāk cilvēku saprot cietvielu akumulatorus, jo vairāk viņi noliedz, ka tos var ātri uzlādēt.
Lielākā daļa Toyota' patentu pēdējo desmit gadu laikā ir saistīti ar pretestību. Tā ir pētījusi šo problēmu jau pirms desmit gadiem, un tā joprojām ir liela problēma.
Vietējo akumulatoru rūpnīcu skati: reālu ugunsgrēku izplatība ir tieši saistīta ar organiskiem šķidriem elektrolītiem. Cietie elektrolīti, sākot no polimēriem līdz keramikas elektrolītiem, var dažādās pakāpēs uzlabot akumulatora drošību. Drošības un enerģijas blīvuma ziņā cietvielu akumulatori ir uzlaboti, salīdzinot ar parastajiem tradicionālajiem litija jonu akumulatoriem. Priekšnoteikums ir tāds, ka mums ir jābūt labai tehnoloģijai, lai atrisinātu saskarnes problēmu un nodrošinātu, ka cietais elektrolīts var pielāgoties akumulatora konstrukcijai un atbilst augstām enerģijas akumulatora prasībām.
Mēs uzskatām, ka cietvielu akumulatoriem dažos aspektos ir priekšrocības. Ja diafragmu un elektrolītu aizstāj ar cietām vielām, tam būs lielāka drošība. Kad visas sistēmas drošības slieksnis tiek palielināts, šī sistēma var izmantot augsta potenciāla pozitīvos un negatīvos materiālus, piemēram, litija metāla negatīvos elektrodus, un nākotnē tai būs lielāks enerģijas blīvums.
Pašreizējā domāšana ir pēc iespējas vairāk saderīga ar esošo litija akumulatoru aprīkojumu un litija akumulatoru tehnoloģiju un pēc iespējas samazināt izmaksas. Tā kā cietvielu akumulatoriem ir augsts enerģijas blīvums un augsta drošība, dažās īpašās situācijās tās var izmantot vispirms.
Cietvielu akumulatoru enerģijas blīvuma priekšrocības šūnu līmenī nav acīmredzamas, un tās ir pamanāmākas PACK līmenī. Līdz 2021. gadam cietvielu akumulatoros tiks izmantoti aktīvie materiāli ar augstāku izmantošanas līmeni, un enerģijas blīvums šūnu līmenī būs tāds pats kā šķidrajiem akumulatoriem, un pēc tam to pakāpeniski pārsniegs.
Lai gan vietējiem un ārvalstu ekspertiem ir strīdi par cietvielu akumulatoru enerģijas blīvumu un drošību, viņi pamatā uzskata, ka cietvielu akumulatoru komerciāla izmantošana ir ilgs process, lai atrisinātu dažus šķidro bateriju trūkumus. Tāpēc cietvielu akumulatorus vispirms var importēt no motociklu un plaša patēriņa elektronikas jomām un pēc tam ievadīt elektrisko transportlīdzekļu laukā, kad ir nobriedušas trīs drošības, veiktspējas un izmaksu dimensijas.
