Académico de Ouyang Minggao: tres características e catro métodos de control da saída de calor da batería

著者：Iflowpower – Provedor de central eléctrica portátil

Académico da Academia Chinesa de Ciencias, profesor Ouyang Minggao, Universidade de Tsinghua, o meu país. A seguridade da batería ten un valor de aplicación moi importante no transporte e as viaxes modernas, especialmente na seguridade enerxética, tamén é un foco global. O Departamento de Enerxía dos Estados Unidos (DOE) e o Instituto Científico Alemán (BMBF) e estudosos de renome internacional relacionados lanzaron un seminario internacional sobre seguridade das baterías (IBSW) e continuaron en 2015 na Universidade de Múnic en Alemaña, 2017 en Sandia National Experiment nos Estados Unidos.

Room, celebrou con éxito o primeiro e segundo seminarios internacionais sobre seguridade da batería (IBSW). O 7 de outubro de 2019 celebrouse en Pequín o III Seminario Internacional de Seguridade das Baterías. A Asemblea Xeral organizada polo Laboratorio de Seguridade da Batería da Universidade de Tsinghua, o tema da reunión é "batería específica máis segura que alta para vehículos eléctricos".

Na reunión, o académico da Academia Chinesa de Ciencias, o profesor Ouyang Minggao, da Universidade de Tsinghua, publicou o discurso principal, presentou a "Investigación de seguridade da batería de litio do motor da Universidade de Tsinghua". O contido está organizado do seguinte xeito: señoras, señores, todos son bos! Son da Universidade de Tsinghua. En primeiro lugar, presentamos o novo grupo de investigación do sistema de enerxía enerxética da nosa Universidade de Tsinghua.

Desde 2001, desde 2001 somos o equipo especial de investigación e desenvolvemento de vehículos nacionais de novas enerxías, e tamén é o equipo líder en China e Estados Unidos. O noso equipo é importante para varias investigacións, incluíndo baterías de litio, baterías de combustible e enerxía híbrida. En termos de batería de litio de enerxía, é importante facer a seguridade; somos importantes para facer durabilidade nas baterías de enerxía de combustible; en termos de híbrido, é importante facer o control de emisións do motor de combustión interna.

Polo tanto, estes son os nosos tres puntos de enfoque importantes. Hoxe deille unha importante introdución aos resultados da nosa investigación en seguridade. O laboratorio de seguridade da batería da Universidade de Tsinghua atópase en 2009.

O foco é facer a seguridade da batería. En concreto, a batería está fóra de control térmica. Aquí preséntonos o avance da investigación no descontrol térmico.

Todo o mundo entende que a seguridade é o problema de centrarse nos vehículos eléctricos, e hai varias razóns para provocar accidentes de seguridade. Unha vez que se induce o descontrol térmico nunha batería, estenderase todo o sistema de baterías e finalmente fórmase o accidente. Estes son algúns dos nosos socios na seguridade das baterías, incluíndo fabricantes de automóbiles importantes a nivel internacional e importantes fabricantes de baterías, así como importantes fabricantes de automóbiles e importantes fabricantes de baterías en China, e tamén licenciamos patentes de propiedade intelectual, empresas nacionais e estranxeiras, etc.

Este é o noso laboratorio de seguridade da batería. Onte foron moitos os participantes que visitaron o noso laboratorio. Benvido a todos a visitar e intercambiar.

Hai unha serie de métodos de proba nos nosos laboratorios de seguridade da batería, que é un experimento térmico fóra de control máis distintivo con ARC para quentarse sen control. Somos a unidade mundial de experimentos ARC en baterías de litio de gran capacidade. Despois dun gran número de estudos experimentais, resumimos tres características de descontrol térmico da batería, temperatura de inicio auto-quente T1, disparador térmico fóra de control T2, temperatura máxima de control térmico T3, tamén fixemos moitos tipos de proba de batería de litio de potencia, de acordo con esta lei.

O T2 é o máis crítico, o que reacciona T1 é máis claro, normalmente comeza a película SEI, T3 depende de toda a entalpía de reacción, T2 non é moi claro, pero tamén é o máis crítico, por que hai un aumento lento A calor provocará de súpeto un aquecedor acentuado e a velocidade de elevación pode alcanzar os 1000 graos por segundo ou máis, que é a clave para a causa. Polo tanto, a través da exploración de T2, hai tres razóns importantes. O primeiro é máis claro, é un curtocircuíto interno.

En definitiva, está relacionado co diafragma, que está en curtocircuíto. Hai tamén un material positivo recentemente ilícito liberación de osíxeno, o litio de litio, resume o límite positivo de osíxeno, o litio negativo, o colapso do diafragma, estas tres razóns son, en definitiva, a principal razón para a formación de T2. A continuación, introducín os tres mecanismos mencionados anteriormente para o mecanismo e o progreso do control térmico fóra de control, incluíndo o primeiro, curtocircuíto interno e o curtocircuíto do noso control, é BMS.

En segundo lugar, a térmica fóra de control e o deseño térmico da batería causado polo límite positivo. En terceiro lugar, o termostato causado pola reacción vigorosa de litio-litio e electrólito e o noso control de carga. Se as tres tecnoloxías, as tres tecnoloxías poden resolver o problema de descontrol térmico.

Temos o último truco, que é suprimir a propagación da calor, debemos entender a lei da propagación térmica, ao tempo que se suprime a propagación térmica e, en definitiva, evitar accidentes de seguridade. Permíteme presentarche estes catro aspectos: primeiro, curtocircuíto e BMS. É máis claro que as razóns mecánicas, como a colisión, a mecánica e, finalmente, a rotura do diafragma, ou a razón da electricidade, a carga por sobrecarga, o cristal de litio da rama, a punción dendrítica ou o sobreenriquecemento, por suposto, acabarán por sobreenriquecer o sobreenriquecido, o sobreenriquecemento pode levar ao colapso do diafragma, pero non todo o proceso está relacionado co curtocircuíto. a evolución é diferente, pero durará ata o choque do diafragma e a fusión do diafragma.

Polo tanto, usamos o calorímetro de calefacción e o DSC, un é explicar o seu mecanismo a partir da exotermia do material, un é quentar toda a batería única a partir da transferencia de calor de toda a batería única e poñer o material de talón experimental fóra de control térmico O carácter térmico é analizado, que é o mecanismo de descontrol térmico despois de que somos rutinarios. Podemos ver que a fusión do diafragma pode causar curtocircuítos internos, comezando a temperatura, e os accidentes do diafragma formarán T2, levando directamente a térmica fóra de control, esta é unha razón máis común. Tamén usamos moitos outros medios auxiliares, incluíndo varios métodos de análise de materiais e un método de espectrometría de masas e peso térmico para analizar varias substancias.

Este é o noso método de análise básico, pode analizar unha variedade de baterías, varios mecanismos. Este é o primeiro, e tamén é unha especie de método térmico fóra de control, non importa o que, podemos facer moito traballo desde o ángulo de deseño, non moi fino, pero a forza é suficiente, pero o medio Hai un problema común para curtocircuíto, polo que hai que evitar curtocircuítos internos, temos que estudar o curtocircuíto, os experimentos de curtocircuíto son relativamente complexos, polo que non hai que madurar nin inventar unha batería nova. quentando a unha determinada temperatura, deixe que a aliaxe de memoria se acentue bruscamente, desencadee a calor fóra de control. A partir da literatura e da nosa propia investigación, hai catro tipos de curtocircuítos internos importantes.

Algúns curtocircuítos poden levar inmediatamente a un descontrol térmico, pero algúns curtocircuítos evolucionan lentamente, e algúns curtocircuítos poden non ser perigosos, pero algúns curtocircuítos Será moi perigoso, e algúns curtocircuítos sempre son lentos, e hai algúns curtocircuítos internos que van desde a desaceleración ata as mutacións, hai varios tipos. Para iso, tamén realizamos algunhas análises de simulación, non estou detallada aquí. En resumo, finalmente descubrimos que a evolución dos curtocircuítos no tipo de evolución foi a caída de tensión, o primeiro proceso é importante para baixar a tensión.

Será un aumento de temperatura na segunda parte, e finalmente formará calor sen control. Polo tanto, sobre esta lenta, deberíamos no seu primeiro proceso, é dicir, a fase de caída de tensión é detectala para solucionar problemas, recollela, para evitar que se deteriore aínda máis, este é o noso algoritmo de detección de curtocircuítos internos, este é un algoritmo para a batería da serie, incluíndo o primeiro é analizado a partir da consistencia da tensión, e unha tensión da batería cae, o que indica que esta batería pode ter un curtocircuíto interno. Pero se non podes confirmar, imos engadir temperatura.

Se cambiaches despois da evolución, engadimos o sensor de gas combustible, polo que hai unha forma de ralentizar e mutar. Por exemplo, a identificación da coherencia da tensión da batería da serie, non introduzo o algoritmo específico. Podes ver claramente que a batería que está baixa na tensión pode ser obvia.

Por suposto, temos que levar a cabo unha serie de métodos de enxeñería, e hai un algoritmo sinxelo que non é suficiente. Tamén é necesario unirse á experiencia relevante de moitos proxectos para xulgar, esta é a base de datos, polo que optamos por cooperar coa empresa. En resumo, podemos deformar ben desde esta zona, como un microcurtocircuíto, debido á carga rápida, porque a batería terá unha deformación durante a carga e descarga, terá unha tensión, o que provocará un deterioro súbito do microcurtocircuíto, como os vasos sanguíneos humanos. velo.

Como facer? Debemos utilizar este sensor de gas, que pode facer polo menos 3 minutos de antelación para realizar o aviso de descontrol térmico. En definitiva, desenvolvemos un sistema de xestión de baterías de nova xeración baseado nestes algoritmos. A segunda parte é o segundo mecanismo que acabamos de dicir, só está en curtocircuíto? Hai algunha perda de calor sen curtocircuíto interno? De feito, non hai un curtocircuíto interno para ter unha térmica fóra de control.

A medida que o diafragma aumenta constantemente, o contido de níquel do material de tres membros do electrodo positivo está en constante aumento, a súa temperatura de liberación está a diminuír constantemente, é dicir, a estabilidade térmica do material do electrodo positivo está a empeorar, pero o noso diafragma será cada vez mellor, tan débil. A ligazón converterase lentamente nun material positivo. Este é o experimento que fixemos, non hai curtocircuíto, hai calor fóra de control, eliminamos o electrólito, hai calor fóra de control, e podes velo dende o medio, hai un pico sen calor, isto é positivo e negativo nunha peza, totalmente completado. O po positivo e negativo colócase nunha peza, hai un pico de liberación dramático, esta é a razón pola que se disparou. En concreto, onde está o pico quente? Cambio de fase do material do electrodo positivo, osíxeno libre.

Mira o pico de Holanda, cando o positivo e o negativo se combinan, o electrodo negativo oxidase. Se non hai pico, está pechado, proba que a calor xerada pola heteroxénese positiva e a reacción negativa do electrodo. Entón, cal é este mecanismo? É o intercambio de material do electrodo positivo e negativo, que é o extremo positivo do osíxeno ao electrodo negativo para formar unha reacción dramática, que provocou o descontrol térmico.

No que respecta ao descontrol térmico do curtocircuíto interno, podemos establecer un modelo segundo todos os efectos secundarios só todos os efectos secundarios. A través da exploración multi-velocidade de DSC, a constante de reacción de todas as reaccións secundarias pódese calcular neste método, por suposto, a través dun determinado método, finalmente, combinado coa conservación de enerxía, a conservación da calidade pode calcular o proceso completo de descontrol térmico e pódese cumprir ben co experimento. Deste xeito, podemos desenvolver a partir da experiencia relacionada para desenvolver o deseño baseado en modelos, por suposto, hai moitas bases de datos, ningunha base de datos non é, esta é a reacción da reacción de varios materiais e a relación da calor.

Con base na base de datos, debemos, por suposto, mellorar os materiais, as principais melloras creo que dúas, unha é a mellora do material positivo, unha é o electrólito. En primeiro lugar, podemos aumentar a temperatura do osíxeno de polisancial a monocristal, e pódese ver que as características do descontrol térmico cambiaron. Por exemplo, usamos electrólitos de alta concentración, tamén é un xeito.

Por suposto, todos poden explorar máis electrólitos sólidos. Os electrólitos sólidos son moi complicados. Cremos que o propio concentrado ten unha boa característica.

Por exemplo, o seu peso térmico baixou e a potencia exotérmica. Desde este medio podemos velo, e o positivo non reacciona co electrólito, porque a nosa nova calidade de electrólise é DMC, DMC é de 100 graos. Evaporouse. Isto é o que cremos que o seguinte paso do electrólito é máis que só electrólitos sólidos, máis é o aditivo do electrólito, electrólito de alta concentración e novos electrólitos poden ser.

Parte III, sobre o litio de litio e o control de carga. Todo o mundo entende que vou dicir a batería de ión-litio. Despois de atenuar unha batería, cal será a seguridade do ciclo de vida completo? Descubrimos que os factores máis importantes no medio da seguridade do ciclo de vida completo é analizar o litio, se non hai un estado de diminución do litio a seguridade da batería non se deteriora, o único motivo para deterioralo é analizar o litio.

Podemos atopar unha serie de evidencias, como a carga rápida a baixa temperatura, a carga rápida a baixa temperatura, a temperatura de T2 diminúe gradualmente e a perda de calor ocorreu antes, esta é a atenuación da capacidade da batería, do 100% ao 80%. Obviamente corresponden, liticamente, desde a baixa temperatura de carga da batería nova á batería antiga. O outro é a carga rápida.

Despois da carga rápida, pódese ver que a caída de temperatura en T2 cae a 100 graos. Desde o inicio da nova batería 200 a máis de 100 graos, a perda de calor ocorreu antes, máis rápido. Cal é este motivo? Tamén é litio litio, podemos ver que hai moitos litio, e o litio ten pouco significativamente.

A análise do litio ten unha gran cantidade de exoterma, polo que aínda é un litio, o litio de precipitación reaccionará directamente co electrólito, causando un gran aumento da temperatura, pode inducir directamente a perda de calor. Polo tanto, debemos estudar o litio, ao igual que o curtocircuíto no noso estudo, como estudar os estudos de litio? Primeiro podemos ver o proceso do litio litio. Isto está a cargar, a carga rematou, pódese ver que o litio comeza a comezar, hai unha gran parte da parte traseira, este é o proceso do litio.

O experimento agora mesmo pódese ver dende a Liña Vermella, este é o litio activado, o litio reversible. Tamén hai unha parte da morte, o litio reversible, pódese volver incorporar, e o electrodo negativo ten un potencial excesivo e a sobreelectricidade excesiva da etapa aumenta a 0, que pode ser reversible ao litio. Por suposto, o litio morto non se pode recuperar.

Isto dános un aviso. Podemos pasar o proceso de litio reversible para detectar a cantidade de litio, por exemplo, está volvendo este proceso, este proceso corresponde a unha plataforma nunha tensión, simulamos, e atopamos esta plataforma. Cando estamos moi baixos, non hai ningún fenómeno, é normal que se polarize a tensión, non esta plataforma.

Entón, esta plataforma é un bo sinal, o final da plataforma podemos determinar por diferenciación, este é o final da plataforma, que representa a cantidade de litio, e hai unha relación coa cantidade total de litio, pode predecir a fórmula. Tamén descubrimos a partir dos experimentos que se trata dun proceso de carga permanente. Tamén vemos que o litio pódese ver dende o medio, este é o resultado do experimento.

Entón, deste xeito podemos atopalo despois de cargalo, pero este é un resultado despois da carga, non podemos deixar que o litio no proceso de carga? Capacidade para tratar co litio na medida do posible, por suposto, isto esixe que axudemos ao noso modelo. Este é o modelo P2D simplificado que fixemos, podes ver o potencial do electrodo negativo, só dicir que o potencial do electrodo negativo e o litio de litio, sempre que controlemos o exceso de potencial do electrodo negativo, podemos garantir o litio. A través deste modelo, pode derivar a curva de carga de litio, deixamos que o potencial do electrodo negativo non sexa inferior a cero, pode obter a mellor curva de carga para o litio de litio.

Podemos usar o tres electrodos para calibrar esta curva, que é o noso algoritmo de carga. Colaboramos coa empresa, o que se pode ver claramente que o uso deste algoritmo pode realizar plenamente o litio, pero este é un proceso de calibración, co paso do tempo. Estender o rendemento de atenuación da batería é cambiable, que facemos, temos que retroalimentar, polo que demos feedback ao algoritmo de control para o litio de litio, é dicir, hai un observador negativo para observar a sobreobservación electrodelectrónica negativa, esta sobreobservación negativa. é o observador, en realidade é un modelo matemático. Isto é moi similar ao noso SOC, temos un algoritmo de observador, temos unha retroalimentación sobre a tensión, para que poidamos realizar o control en tempo real da carga de litio e tamén cooperamos coa empresa.

Neste proceso, aínda temos algúns arrepentimentos, podes usar directamente o sensor para unha potencia negativa? Polo tanto, máis investigación é desenvolver este sensor de sobrepotencial. Todo o mundo entende os tres electrodos tradicionais mencionados anteriormente. A súa vida útil é limitada, non hai forma de usalo como sensor, e recentemente colaborou co sistema químico.

O departamento de química Zhang Qiang equipo, porque son un equipo que ten unha experiencia moi relacionada, avance nesta área, a nosa vida de proba pode ser superior a 5 meses, máis de 5 meses deben ser usados, porque en realidade Cando a aplicación é só na carga rápida, non sempre se usa, e é suficiente para 5 meses. A continuación, o noso traballo baséase no control de carga de retroalimentación do sensor de potencia de sobreproba negativa. A cuarta parte, o descontrol térmico, se non traballamos diante, é a difusión do descontrol térmico e o noso método de supresión.

Todo o mundo entende que este abuso mecánico directamente perfora ou extruída a batería inmediatamente formou unha explosión de combustión, que é o proceso de propagación, esta é a propagación da nosa propagación. O primeiro é a proba do campo de temperatura. Este é o proceso de distribución da nosa batería paralela.

O mecanismo de propagación do proceso está por riba. Por que é unha sección da sección, porque cando a primeira batería é termoestable, estará en cortocircuito, toda a electricidade Virán aquí, polo que fan que a tensión caia, pero unha vez que se rompe, volve atrás, estas son as características da perda de calor paralela. Este é un grupo de baterías en serie e o grupo de baterías en serie é puramente un proceso de transferencia de calor.

Esta é outra situación, o inicio da orde, finalmente estendeuse, por suposto, porque hai unha combustión no medio, non só transferencia de calor, isto leva inmediatamente a accidentes explosivos, accidentes de combustión, etc. Este é o proceso de todo o sistema, todo o proceso de propagación de PACK, a súa comunicación é regular, desde D2 primeiro ata U2, D1 é case simultáneo, despois outro, basicamente xa non, porque hai illamento, isto indica que o noso deseño aínda é moi importante para as baterías. En consecuencia, o noso propósito baséase, por suposto, no deseño de simulación de modelos, porque este proceso é moi complicado, se só a experiencia relacionada é moi difícil, iso é o que facemos.

Todo o mundo debe saber, como tomar os parámetros da simulación, pode axustar os parámetros, pero o número de parámetros non ten sentido, polo que facemos un estudo detallado dos parámetros, como tomar parámetros é un proceso moi hábil, non detallo aquí, unha serie de métodos. Con este modelo de calibración do modelo, podemos deseñar, este é o deseño de illamento térmico. A batería só é insuficiente e hai un deseño xenial.

Hai tamén un pouco de illamento da batería, a disipación de calor debe ser todo o posible, esta é a tecnoloxía de firewall desenvolvida polos nosos estudantes, illamento, disipación de calor, bloqueo a través de illamento, disipación de calor e quentar a enerxía, estes dous Cooperación. Trátase de moitos experimentos, este é o experimento de toda a batería en estado salvaxe, unha batería tradicional, unha batería con firewall. O paquete de baterías con cortalumes acaba de comezar isto, o fume é bastante grande, lentamente, sen queima, sen propagación en quente, as baterías tradicionais para finalmente formar propagación e combustión en quente.

Podemos pasar isto, darnos conta de verdade. Trátase deste traballo, tamén participamos nunha serie de normativas internacionais. Agora que temos feito máis este proceso é a erupción, máis complicado, agora non nos sumamos á simulación, o modelo de erupción é claro, pero non é preciso.

Pódese ver a partir do experimento que hai estado sólido, líquido, tri-estado gasoso, este gas intermedio é algúns gases combustibles, que é combustible, o estado sólido é algunhas partículas sólidas, moitas veces forman chamas. Como facer? Unha delas é recoller as partículas, igual que un coche tradicional, para capturar as partículas a través do filtro. O outro está diluído, deixa o gas combustible máis alá do seu alcance de lume, isto é o que estamos a facer agora.

Para rematar, farei un resumo. Hai tres procesos de descontrol térmico, nos que se produciron. Na indución, hai varias razóns na indución, dixen moitas cousas, por suposto, hai outra parte da nosa máquina de colisión, non o dixen, agora estamos diante destas cousas, estas cousas aínda seguen Non hai regulacións reguladas, sentimos que máis tarde é.

En segundo lugar, térmica fóra de control. Mencionamos tres temperaturas, das que aquí se mostran tres razóns. Hai erupción e lume dentro da batería.

É importante estar determinado polo estado do electrólito, o punto de ebulición do electrólito. Finalmente, é propagado, e podemos estender, hai unha propagación súbita, como un incendio, que está en erupción para o lume flexible, e, finalmente, leva a queimas graves, todos os problemas que mostramos aquí é para resolver. .