Bagaimana baterai daya yang tidak dapat menyala sendiri dibuat?
Beberapa hari yang lalu, CCTV's"Hari ini' Pernyataan" kolom melaporkan kecelakaan pembakaran spontan pada Samsung Note 4 pada tahun 2017, yang menyebabkan seorang gadis berusia 4 tahun membakar wajahnya. Ponsel Samsung' bahkan dilarang dibawa di pesawat karena masalah pembakaran spontan.
Jika pembakaran spontan baterai ponsel 3.500 mAh dapat menyebabkan Anda terluka, maka mulai dari 16kWh, konsekuensi dari pembakaran spontan kendaraan listrik murni dengan maksimum lebih dari 80kWh akan lebih mengerikan.
Namun, kecelakaan baterai Tesla tampaknya belum terputus. Sebuah dugaan kecelakaan kebakaran baterai Tesla Model S juga ditemukan di Hong Kong sebelumnya. Kendaraan itu mendarat pada September 2015.
Melihat kembali kecelakaan baru-baru ini, model pada dasarnya adalah Model S generasi pertama yang dipasarkan pada 2013-2015, dan masa pakai baterai lebih dari 4-6 tahun.
& quot;bakar pertama" Model S muncul pada Oktober 2013-ketika Model S mengemudi, sasis menabrak benda tajam. Kemudian kendaraan mengeluarkan alarm dan pemilik meninggalkan kendaraan dan melarikan diri. Setelah 20 menit, kendaraan mulai terbakar, Model S Rangkanya terbakar.
Faktanya,"First Burn" samar-samar mengungkapkan konsekuensi mengerikan dari pembakaran spontan baterai lithium berkapasitas besar tersebut, dan alasan yang mendasarinya terletak pada pengisian cepat dan pelepasan cepat baterai lithium, yang tidak hanya menyebabkan kerusakan besar pada baterai, tetapi juga mempengaruhi manajemen termal baterai. baterai. Persyaratannya sangat tinggi, dan Model S sangat sesuai dengan dua poin di atas.
Keamanan baterai merupakan prasyarat utama bagi kita untuk menikmati kehidupan yang nyaman yang dihasilkan oleh elektrifikasi. Untuk memastikan keamanan baterai kendaraan listrik, di negara mana pun, produsen baterai atau produsen mobil telah melakukan banyak pekerjaan untuk ini.
Jenis baterai listrik apa yang digunakan saat ini, dan bagaimana negara, OEM, dan produsen baterai listrik memastikan keamanan baterai kendaraan listrik? hidup ini.
Daya baterai hari ini
Setelah bertahun-tahun dikembangkan, kendaraan listrik murni dan kendaraan hibrida mengantarkan ledakan besar-besaran pada tahun 2018. Respon di pasar baterai listrik adalah peningkatan pengiriman baterai listrik yang terus-menerus.
Bagaimana baterai daya yang tidak dapat menyala sendiri dibuat?
Pengiriman daya baterai dalam 10 bulan pertama tahun 2018 telah melampaui tahun 2017, dengan pertumbuhan year-on-year lebih dari 84%, dan total daya terpasang mencapai 56,89GWh.
Dengan peluncuran berkelanjutan model energi baru dari OEM lama pada tahun 2019 dan pengiriman perusahaan mobil listrik baru, jumlah ini diperkirakan akan terus tumbuh pada tahun 2019.
Saat ini, baterai utama yang digunakan pada kendaraan energi baru di pasaran adalah baterai lithium terner yang paling banyak digunakan, baterai lithium besi fosfat yang aman dan stabil, dan baterai nikel-metal hidrida eksklusif Toyota'.
Membandingkan kendaraan listrik sebelum tahun 2017, dapat ditemukan bahwa kepadatan energi baterai daya telah meningkat dari 103,3Wh/kg menjadi 142,4Wh/kg, dan negara tersebut telah menetapkan target 300kWh/kg pada tahun 2020. Alasan mendasar untuk hal tersebut peningkatan besar dalam kepadatan energi baterai daya terletak pada aplikasi yang luas dari baterai lithium ternary.
Kendaraan yang menggunakan baterai daya lithium ternary termasuk model 3, Corolla e+, BYD Yuan EV, dan banyak model energi baru arus utama lainnya.
Bagaimana baterai daya yang tidak dapat menyala sendiri dibuat?
Keuntungan dari lithium ternary terletak pada kepadatan energi yang tinggi. Saat ini, baterai Tesla dan Panasonic tercanggih dapat mencapai hampir 300kWh/kg, sedangkan CATL dan BYD saat ini dapat mencapai 200kWh/kg. Saat ini, bahan baterai lithium ternary masih memiliki banyak ruang untuk perbaikan. . Namun, kinerja keselamatan dan siklus baterai tidak sebaik baterai lithium iron phosphate, dan dilarang oleh negara untuk digunakan pada kendaraan penumpang.
Pangsa pasar kedua setelah lithium terner adalah baterai lithium besi fosfat. Karena kinerja keamanannya yang luar biasa, mereka terutama digunakan dalam kendaraan komersial. Saat ini, bus listrik yang beroperasi di jalanan sebagian besar menggunakan baterai lithium iron phosphate.
Dibandingkan dengan baterai lithium terner, penguapan elektrolit terjadi pada 200 derajat Celcius, yang rentan terhadap pembakaran spontan. Baterai lithium besi fosfat akan memiliki masalah ini hanya pada 800 derajat Celcius. Namun, BYD yang memiliki kerapatan baterai tertinggi saat ini hanya mampu mencapai 150kWh/jam. Seri BYD Dynasty, yang menggunakan baterai lithium iron phosphate, juga telah beralih ke baterai lithium ternary.
Sekarang kepadatan energi baterai lithium besi fosfat mendekati batas teoritis, tidak ada banyak ruang untuk perbaikan. Selain itu, kapasitasnya akan berkurang kurang dari 20% setelah pengisian 100 kali di bawah -10 derajat, dan pada dasarnya sulit digunakan di lingkungan yang dingin.
Adapun baterai nikel-metal hidrida eksklusif Toyota' meskipun keamanan dan keandalannya telah diuji selama bertahun-tahun, tidak ada kecelakaan keselamatan baterai yang terjadi setelah bertahun-tahun digunakan. Namun, Toyota telah menetapkan terlalu banyak hambatan paten dalam hal ini, sehingga menyulitkan produsen lain untuk menggunakannya.
Waktu siklus baterai Ni-MH sangat rendah, dan hanya siklus pengisian dan pengosongan rendah yang dimungkinkan. Toyota Prius menjaga baterai pada kapasitas 40% hingga 60%. Selain itu, densitas energinya bahkan lebih rendah daripada baterai lithium iron phosphate, sehingga tidak dapat digunakan pada model hybrid dan model listrik murni. Model hybrid Toyota' dan model listrik murni juga menggunakan baterai lithium ternary.
Mengandalkan pangsa pasar yang luas dari baterai lithium ternary dan baterai lithium iron phosphate, pengiriman CATL 2018 melampaui pengiriman Panasonic, yang mengandalkan Tesla dan Toyota dan model hibrida listrik murni lainnya, dan BYD, yang sebagian besar memasok modelnya sendiri. Bercita-cita menjadi juara pengiriman, dengan pangsa pasar 41,3% di pasar domestik.
Namun, dalam hal kepadatan energi dan biaya, mereka masih kalah dibandingkan dengan Panasonic, LG dan baterai Jepang dan Korea lainnya. Apakah pasar saat ini dapat dipertahankan setelah pengurangan subsidi masih menjadi tanda tanya. Tentu saja, sebagai mitra BMW dalam baterai, saya percaya bahwa CATL memiliki kekuatan yang cukup untuk mengembangkan produk dengan harga lebih rendah dan produk yang lebih baik.
Bagaimana baterai lithium-ion terbakar?
Nah, setelah berbicara tentang klasifikasi baterai listrik dan masa lalu dan sekarang, sekarang mari' berbicara tentang baterai lithium dengan pangsa pasar terbesar, mengapa begitu mudah terbakar.
Sumber api baterai lithium adalah pelarian termal.
Alasan utama untuk overheating dan pembakaran spontan baterai lithium adalah internal dan eksternal. Penyebab internal terutama penuaan baterai, dan penyebab eksternal terutama: tusukan, tabrakan, korsleting, panas berlebih eksternal, dan pelepasan daya tinggi dan pengisian berlebih.
Baterai lithium terdiri dari elektroda positif, elektroda negatif, dan pemisah yang hanya memungkinkan ion lithium untuk melewatinya. Baterai memancarkan panas selama pengoperasian. Ketika suhu dinaikkan ke suhu tertentu, diafragma akan menutup secara termal, mencegah ion lithium melewatinya, mengisolasi elektroda positif dan negatif baterai, menghentikan reaksi, dan mencegah baterai dari panas berlebih.
Namun, diafragma akan pecah setelah suhu tertentu dan kehilangan efek perlindungannya. Ketika panas eksternal menyebabkan diafragma pecah, atau kerusakan fisik seperti tusukan atau tabrakan, atau bahkan kristal lithium ion yang dibentuk oleh elektroda negatif yang menua menusuk diafragma, diafragma tidak akan dapat mengisolasi elektroda positif dan negatif, dan korsleting internal akan terjadi pada baterai.
Karena korsleting internal, baterai memiliki kontak area besar antara elektroda positif dan negatif dan bereaksi keras, melepaskan banyak panas, dan proses ini terus meningkat, dan suhu terus meningkat.
Elektrolit yang digunakan dalam baterai lithium tidak stabil pada suhu tinggi. Selain penguapan pada suhu tinggi, pembentukan gas akan menyebabkan baterai mengembang dan pecah, yang mengintensifkan korsleting internal. Setelah mencapai suhu tertentu, serangkaian reaksi dekomposisi akan terjadi, dan sejumlah besar Panas, panas ini akan menyebabkan reaksi semakin intensif, dan pada akhirnya menghasilkan efek pemanasan sendiri.
Ketika baterai lithium mengalami korsleting internal karena berbagai alasan, panas yang dilepaskan dapat menyebabkan reaksi berantai dari baterai yang tersisa, yang pada akhirnya akan menyebabkan pelepasan termal yang luas.
Elektrolit yang digunakan dalam baterai lithium adalah pelarut organik yang mudah menguap dan mudah terbakar, yang dapat dinyalakan di bawah pelarian termal. Yang akhirnya muncul seperti beberapa kecelakaan pembakaran spontan Model S. Sejumlah besar asap tiba-tiba keluar, dan api menyala dalam waktu singkat, dan sulit untuk memadamkan api.
Standar wajib nasional memastikan keamanan
Karena ada masalah dengan baterai lithium, untuk memastikan penggunaan yang aman dari baterai lithium di kendaraan penumpang, negara telah menetapkan dua set standar wajib yang ketat untuk baterai mobil penumpang dan baterai penyimpanan, termasuk negara sistem, dengan 16 dan 10 uji keamanan. item masing-masing. Semua pengujian harus dilalui pada saat yang bersamaan, dan kendaraan listrik yang memenuhi kedua standar nasional tersebut dapat dipasarkan untuk memenuhi konsumen.
Semua tes dilakukan dalam kondisi baterai terisi penuh. Beberapa tes lebih kejam. Sutradara akan membicarakannya secara rinci dan membiarkan semua orang merasakan ketatnya standar ini.
Tes akupunktur adalah menggunakan jarum baja dengan diameter 6-8mm untuk menusuk secara vertikal dengan kecepatan 25mm/s dan menembus setidaknya tiga baterai, dan jarum baja tetap berada di baterai. Amati selama satu jam tanpa ledakan, pembakaran, atau kebakaran.
Tes pemanasan adalah untuk meningkatkan ke 130 derajat pada tingkat 5 derajat Celcius per menit dan menyimpannya selama 30 menit. Setelah menghentikan pemanasan, amati selama satu jam agar tidak terjadi ledakan, pembakaran, atau kebakaran.
Pengujian siklus suhu adalah mengatur suhu sesuai dengan suhu dan durasi tabel di atas, siklus 5 kali, dan amati selama satu jam setelah itu, tetapi masih tidak ada ledakan, pembakaran, atau kebakaran.
Ada juga tes api eksternal. Baskom bahan bakar minyak yang lebih besar dari sistem baterai digunakan. Baterai langsung terkena 50 cm di atas anglo. Nyala api membakar baterai secara langsung selama 70 detik, dan kemudian pelat penutup ditambahkan selama 60 detik atau secara langsung. Lanjutkan untuk membakar selama 60 detik. Jika baterai menyala setelah meninggalkan sumber api, dibutuhkan waktu kurang dari 2 menit untuk padam. Amati selama 2 jam, tidak boleh ada ledakan, pembakaran, atau kebakaran.
Faktanya, setelah pengujian standar yang ketat ini, kemungkinan penyalaan spontan baterai kendaraan listrik tidak lebih tinggi daripada kendaraan bahan bakar. Untuk kendaraan listrik murni atau kendaraan hibrida yang diproduksi dan dijual oleh OEM yang kuat, semua orang dapat yakin akan keselamatannya. .
Terus meningkatkan kinerja keselamatan
Selain kinerja keselamatan yang ditetapkan oleh standar nasional wajib baterai itu sendiri, untuk memastikan keamanan baterai daya kendaraan, ada banyak peralatan lain untuk memastikan keamanannya.
Misalnya, setelah Tesla terbakar oleh baterai yang bocor pada tahun 2013, Tesla mendesain ulang perangkat perlindungan eksternal baterai.
Penggunaan bahan paduan aluminium dan titanium untuk membuat defleksi"perisai" tidak hanya dapat melindungi dari benturan dari depan, tetapi juga membelokkan beberapa percikan atau benda yang tertusuk, yang sangat mengurangi kemungkinan baterai tertusuk dan terbentur dari luar.
Perangkat penting lainnya untuk menghindari panas berlebih pada baterai adalah algoritma manajemen daya BMS dari sistem tenaga. Algoritma manajemen daya yang efektif dapat secara efektif menghindari terjadinya pengisian yang berlebihan. Karena daya baterai tidak dapat dideteksi secara langsung, maka hanya dapat diperkirakan dengan arus dan tegangan. Ketika strategi manajemen daya salah karena cuaca dan alasan lainnya, mudah menyebabkan pengisian daya yang berlebihan.
Overcharge menyebabkan elektroda positif baterai larut, elektrolit teroksidasi dan terurai, baterai memanas dan membengkak dan pecah, dan akhirnya terbakar.
Sekarang berbagai tim di seluruh dunia sedang mempelajari algoritme manajemen daya yang lebih canggih dan efektif. Algoritme manajemen daya yang sangat baik tidak hanya dapat mendeteksi pengisian baterai yang berlebihan tepat waktu untuk menghindari panas berlebih, tetapi juga mengenali apakah terjadi korsleting internal, mengeluarkan peringatan kepada personel kendaraan, dan memandu personel untuk segera melarikan diri.
Itu bahkan dapat mengurangi suhu bagian hubung singkat internal melalui sistem pembuangan panas aktif, dan akhirnya mewujudkan kontrol suhu sebelum pelarian termal.
Tentu saja, cara lain adalah dengan menggunakan strategi kontrol suhu aktif, menggunakan sistem sirkulasi berpendingin cairan untuk membungkus baterai. Itu tidak hanya dapat menghindari pengisian daya yang berlebihan dan pengisian daya yang berlebihan yang disebabkan oleh suhu baterai yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, tetapi juga menjaga baterai dalam kisaran suhu yang sesuai, menjaga pengisian daya baterai pada suhu terbaik, dan mencapai efek pengisian cepat terbaik.
Diafragma baterai lithium tradisional menggunakan polietilen tunggal atau polipropilen, dan diafragma akan rusak ketika suhu melebihi 135 derajat, dan ada bahaya pembakaran spontan. Baterai baru menggunakan diafragma komposit polypropylene-polyethylene-polypropylene, yang masih dapat mempertahankan fungsi pemblokiran diafragma pada suhu yang lebih tinggi.
Selain itu, elektrolit dalam baterai tradisional terurai pada suhu tinggi, menghasilkan sejumlah besar gas dan panas, dan pelepasan termal terjadi. Dengan menambahkan penghambat api ester fosfat ke elektrolit, reaksi dapat dihentikan secara efektif dan reaksi pembakaran dapat diatur.
Ada banyak lagi dari ukuran yang berbeda ini, dan mereka terus meningkat berdasarkan umpan balik pengguna dan hasil pengujian. Keamanan kendaraan listrik tidak akan ketinggalan dibandingkan kendaraan berbahan bakar karena adanya perubahan pada sistem tenaga.
Sebagai arah pengembangan masa depan, ada banyak perusahaan berbeda dan tim teknis berbeda yang terus-menerus berkontribusi pada kinerja keselamatan kendaraan listrik. Keamanan kendaraan bahan bakar saat ini juga telah diringkas dan ditingkatkan dalam berbagai kecelakaan. Di masa depan, dengan semakin maraknya kendaraan listrik dalam kehidupan kita, keamanan kendaraan listrik tentunya akan semakin ditingkatkan.
Direktur memiliki sesuatu untuk dikatakan
Keamanan baterai lithium untuk kendaraan listrik tidak rendah, dan meningkat selangkah demi selangkah.
Sebagai kendaraan jenis baru, konsumen tidak punya alasan untuk meminta standar yang lebih tinggi untuk kendaraan listrik daripada kendaraan bahan bakar. Pada saat yang sama, kita harus melihat kendaraan listrik dalam perspektif perkembangan, daripada mengkritik mereka secara membabi buta dengan perspektif konservatif.
Beberapa orang mengatakan bahwa mobil terburuk yang bisa dia pikirkan adalah mobil listrik murni domestik. Yang bisa saya katakan tentang ini adalah bahwa ketika industri otomotif dimulai, tidak ada kepercayaan bahwa mobil dapat menggantikan kereta kuda.
Tesla belum berkinerja sangat baik dalam hal keamanan karena alasan seperti terlalu agresif. Lebih dari 7000 baterai 18650 yang dimuat dengan Model S hanyalah mimpi buruk bagi sistem manajemen daya. Tapi kita' tidak dapat menyangkal kendaraan listrik karena ini. Dari pasar saat ini, teknologi keamanan baterai kendaraan listrik telah jauh melampaui kemasan baterai 18650 ini.
Penurunan subsidi energi baru pada tahun 2019 menjadi kabar buruk bagi industri kendaraan energi baru, karena keunggulan harga bahan bakar kendaraan sudah tidak terlihat lagi. Tetapi dari perspektif lain, itu juga dapat mempromosikan kendaraan energi baru.
Di masa lalu, banyak perusahaan yang hidup dengan subsidi hanya dapat dihilangkan oleh pasar, dan sisanya adalah perusahaan dengan kemampuan R&D yang memadai, kemampuan produksi, dan kemampuan manufaktur. Untuk keselamatan kendaraan listrik, tidak termasuk perusahaan kendaraan listrik yang telah bertransformasi dari"Old Tou Le" dapat secara efektif meningkatkan tingkat keamanan rata-rata kendaraan listrik murni domestik.
