Akademisi Ouyang Minggao: Telung Fitur lan Papat Metode Kontrol Output Panas Baterei

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

Akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Cina, Profesor Ouyang Minggao, Universitas Tsinghua, negaraku. Keamanan baterei nduweni nilai aplikasi sing penting banget ing transportasi lan lelungan modern, utamane ing keamanan energi, uga fokus global. Departemen Energi AS (DOE) lan Institut Ilmu Jerman (BMBF) lan sarjana internasional sing gegandhengan karo internasional wis ngluncurake seminar keamanan baterei internasional (IBSW), lan terus ing 2015 ing Universitas Munich ing Jerman, 2017 ing Sandia National Experiment ing Amerika Serikat.

Kamar, kasil nganakake seminar keamanan baterei internasional pisanan lan kapindho (IBSW). Ing tanggal 7 Oktober 2019, Seminar Keamanan Baterai Internasional kaping 3 dianakake ing Beijing. Majelis Umum sing dianakake dening Laboratorium Keamanan Baterai Universitas Tsinghua, tema rapat kasebut yaiku "baterei khusus sing luwih dhuwur tinimbang dhuwur kanggo kendaraan listrik".

Ing rapat kasebut, akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Cina, Profesor Ouyang Minggao, Universitas Tsinghua, nerbitake pidato intine, ngenalake "Riset Keamanan Universitas Tsinghua Motor Lithium Battery". Isine diatur, kaya ing ngisor iki: para ibu, bapak-bapak, kabeh wong apik! Aku saka Universitas Tsinghua. Kaping pisanan, kita ngenalake klompok riset sistem tenaga energi anyar Universitas Tsinghua.

Wiwit taun 2001, kita wiwit taun 2001 minangka tim riset lan pangembangan khusus kanggo kendaraan energi anyar nasional, lan uga dadi tim utama ing China lan Amerika Serikat. Tim kita penting kanggo sawetara riset, kalebu baterei lithium daya, baterei daya bahan bakar lan daya hibrida. Ing babagan baterei lithium daya, kita penting kanggo nindakake safety; kita penting kanggo nindakake kekiatan ing baterei daya bahan bakar; ing syarat-syarat Sato, kita penting kanggo nindakake kontrol emisi mesin pembakaran internal.

Dadi iki minangka telung titik fokus sing penting. Dina iki aku wis menehi sampeyan introduksi penting kanggo asil riset kita ing safety. Laboratorium Keamanan Baterai Universitas Tsinghua ditemokake ing 2009.

Fokus kanggo nindakake safety baterei. Khusus, termal baterei ora bisa dikontrol. Ing kene aku ngenalake kemajuan riset babagan kontrol termal.

Saben uwong ngerti manawa keamanan minangka masalah fokus ing kendaraan listrik, lan ana macem-macem alasan sing nyebabake kacilakan safety. Sawise termal metu saka kontrol wis mlebu ing baterei, kabeh sistem baterei bakal nyebar, lan pungkasanipun kacilakan kawangun. Iki sawetara partners kita ing safety baterei, kalebu automakers internasional penting lan manufaktur baterei penting, uga manufaktur otomotif penting lan manufaktur baterei penting ing China, lan kita uga lisensi paten intelektual, perusahaan domestik lan manca, etc.

Iki minangka laboratorium keamanan baterei. Wingi, akeh peserta sing ngunjungi laboratorium kita. Welcome everyone kanggo ngunjungi lan ijol-ijolan.

Ana pirang-pirang metode tes ing laboratorium keamanan baterei, yaiku eksperimen sing ora bisa dikontrol termal sing luwih khas karo ARC supaya ora bisa dikontrol. Kita minangka unit eksperimen ARC ing donya babagan baterei lithium daya berkapasitas gedhe. Sawise nomer akeh pasinaon eksperimen, kita rangkuman munggah telung ciri saka baterei termal metu-saka kontrol, poto-panas wiwitan suhu T1, termal metu-saka kontrol pemicu T2, termal metu-saka-kontrol suhu maksimum T3, kita uga wis rampung akèh jinis test baterei lithium daya, Ing baris karo hukum iki.

T2 paling kritis, apa reaksi T1 luwih cetha, biasane film SEI diwiwiti, T3 gumantung ing kabeh entalpi reaksi, T2 ora cetha banget, nanging uga paling kritis, kok ana munggah alon Panas dumadakan bakal nimbulaké mesin ingkang ndamel benter cetha, lan tingkat ngangkat bisa tekan 1000 derajat per detik utawa luwih, kang tombol kanggo sabab saka panas. Mula, liwat eksplorasi T2, ana telung alasan penting. Sing pisanan luwih jelas, yaiku sirkuit pendek batin.

Pungkasane ana hubungane karo diafragma, sing hubung singkat. Ana uga mentas illicited oksigen release materi positif, lithium lithium, ngringkes watesan positif oksigen, lithium negatif, ambruk diaphragm, telung alasan iki pungkasanipun kagelar alesan utama kanggo tatanan saka T2. Ing ngisor iki aku wis ngenalaken telung mekanisme kasebut sadurungé kanggo mekanisme lan kemajuan termal metu-kontrol kontrol, kalebu pisanan, short circuit internal lan short circuit kontrol kita, BMS.

Kapindho, termal metu saka kontrol lan desain termal saka baterei disebabake watesan positif. Katelu, termostat sing disebabake dening reaksi kuat lithium lithium lan elektrolit lan kontrol ngisi daya kita. Yen telung teknologi kasebut, telung teknologi kasebut bisa ngatasi masalah kontrol termal.

Kita duwe trik pungkasan, yaiku nyuda panyebaran panas, kita kudu ngerti hukum panyebaran termal, nalika nyuda panyebaran termal, lan pungkasane nyegah kacilakan safety. Ayo kula introduce sampeyan papat aspèk iki: First, short circuit lan BMS. Iku luwih cetha sing alasan mechanical, kayata tabrakan, mechanical, lan pungkasanipun luh saka diaphragm, utawa alesan kanggo listrik, daya liwat daya, litium kristal cabang, sundhukan dendritik, utawa overheating, mesthi, pungkasanipun bakal overheating, overheating bisa mimpin kanggo ambruk saka diaphragm, kabeh alasan sing gegandhengan karo short circuit, nanging proses iku ora beda-beda, nanging ora bakal padha. kacilakan diafragma lan leleh diafragma.

Supaya kita nggunakake calorimeter dadi panas lan DSC, siji kanggo nerangake mekanisme saka exotherm saka materi, siji kanggo panas metu saka kabeh baterei siji saka transfer panas kabeh baterei siji, lan sijine termal metu saka kontrol materi tumit eksperimen Karakter termal dianalisis, yaiku mekanisme termal metu saka kontrol sawise kita tumindake. Kita bisa ndeleng sing leleh saka diaphragm bisa nimbulaké sirkuit cendhak internal, miwiti suhu, lan tubrukan diaphragm bakal mbentuk T2, langsung mimpin termal metu saka kontrol, iki alesan sing luwih umum. Kita uga nggunakake akeh alat bantu liyane, kalebu macem-macem metode analisis materi, lan metode bobot termal lan spektrometri massa kanggo nganalisa macem-macem zat.

Iki minangka metode analisis dhasar, sampeyan bisa nganalisa macem-macem baterei, macem-macem mekanisme. Iki pisanan, lan iku uga jenis termal metu-saka-kontrol cara, ana prakara apa, kita bisa nindakake akèh karya saka amba desain, ora banget lancip, nanging kekuatan cukup, nanging tengah Ana masalah umum kanggo short circuit, supaya kita kudu nyegah sirkuit cendhak internal, kita kudu sinau sirkuit cendhak, nyobi short-circuited sing relatif Komplek, ora ana standar diwasa kanggo baterei, supaya kita wis nemokke ing basis saka baterei anyar, lan iku wis nemokke ing paduan sing anyar. kanggo suhu tartamtu, supaya alloy memori cetha, micu panas metu saka kontrol. Saka literatur lan riset kita dhewe, ana papat jinis sirkuit cendhak internal sing penting.

Sawetara short-circuits bisa langsung mimpin kanggo termal metu-saka kontrol, nanging sawetara short-circuit alon-alon ngalami évolusi, lan sawetara short-circuit bisa uga ora mbebayani, nanging sawetara short-circuit Iku bakal mbebayani banget, lan sawetara short-circuited tansah alon, lan ana sawetara sirkuit cendhak internal saka kalem kanggo mutasi, ana macem-macem jinis. Kanggo tujuan iki, kita uga wis nganakake analisis simulasi, aku ora rinci ing kene. Ing cendhak, kita pungkasanipun katutup sing évolusi sirkuit cendhak ing jinis évolusi ana voltase drop, proses pisanan penting kanggo nyelehake voltase.

Iku bakal munggah suhu ing bagean kapindho, lan pungkasanipun mbentuk panas metu saka kontrol. Dadi babagan iki alon, kita kudu ing proses pisanan, yaiku, tataran gulung voltase kanggo ndeteksi kanggo troubleshoot, Pick munggah, kanggo nyegah saka rusak luwih, iki Algoritma deteksi short circuit internal kita, iki algoritma kanggo paket baterei seri, kalebu pisanan analisa saka konsistensi voltase, lan voltase baterei wis dropped, nuduhake yen baterei iki bisa duwe sirkuit short internal. Nanging yen sampeyan ora bisa konfirmasi, ayo nambah suhu.

Yen sampeyan wis diganti sawise évolusi, kita nambah sensor gas combustible, supaya ana cara kanggo alon lan mutasi. Contone, identifikasi konsistensi voltase Pack baterei seri, Aku ora introduce algoritma tartamtu. Sampeyan bisa ndeleng kanthi jelas manawa baterei sing mudhun ing voltase bisa katon.

Mesthi, kita kudu nganakake seri metode teknik, lan ana algoritma prasaja sing ora cukup. Sampeyan uga perlu kanggo nggabungake pengalaman sing relevan saka akeh proyek kanggo ngadili, iki database, supaya kita milih kanggo kerjo bareng karo perusahaan. Ing cendhak, kita bisa warw uga saka wilayah iki, kayata sirkuit mikro-short, amarga saka pangisian daya cepet, amarga baterei bakal duwe ewah-ewahan bentuk sak pangisian daya lan discharge, iku bakal duwe galur, kang bakal nimbulaké tiba tiba rusak sirkuit mikro-short, kaya pembuluh getih manungsa.

Kepiye carane? Kita kudu nggunakake sensor gas iki, kang bisa nindakake paling 3 menit ing advance kanggo nindakake termal metu-saka-kontrol warning. Ing cendhak, kita ngembangake sistem manajemen baterei generasi anyar adhedhasar algoritma kasebut. Pérangan liya iku mekanisme liya kita mung ngandika, iku mung short-circuited? Apa ana mundhut panas tanpa sirkuit cendhak internal? Ing kasunyatan, ora ana short circuit internal kanggo duwe termal metu saka kontrol.

Minangka diaphragm saya tambah, isi nikel saka elektroda positif materi telung anggota saya tambah, suhu release ajeg mudun, sing, stabilitas termal saka materi elektroda positif saya elek, nanging diaphragm kita bakal dadi luwih apik lan luwih apik, supaya banget link alon-alon dadi materi positif. Iki eksperimen sing ditindakake, ora ana sirkuit cendhak, ana panas metu saka kontrol, kita mbusak elektrolit, ana panas metu saka kontrol, lan sampeyan bisa ndeleng saka tengah, ana spike panas-free, iki positif lan negatif ing siji Piece, rampung rampung bubuk positif lan negatif diselehake ing Piece, ana puncak release serem, iki alesan ngapa dheweke micu. Secara khusus, ing ngendi puncak panas? Owah-owahan fase bahan elektroda positif, oksigen bebas.

Deleng ing puncak holland, nalika positif lan negatif digabungake, elektroda negatif dioksidasi. Yen ora ana puncak, ditutup, mbuktekake yen panas sing diasilake saka heterogenesis positif lan reaksi elektroda negatif. Dadi apa mekanisme iki? Iki minangka ijol-ijolan materi elektroda positif lan negatif, yaiku ujung positif oksigen menyang elektroda negatif kanggo mbentuk reaksi dramatis, sing nyebabake panas ora bisa dikontrol.

Kanthi gati kanggo metu-saka-kontrol termal saka short circuit internal, kita bisa netepake model miturut kabeh efek sisih mung kabeh efek sisih. Liwat pemindaian multi-tingkat DSC, reaksi pancet kabeh reaksi sisih bisa diwilang ing cara iki, mesthi, liwat cara tartamtu, pungkasanipun Gabungan karo konservasi energi, konservasi kualitas bisa ngetung proses lengkap saka termal metu-saka-kontrol, lan bisa uga tundhuk karo eksperimen. Kanthi cara iki, kita bisa ngembangake saka pengalaman sing gegandhengan kanggo ngembangake desain basis model, mesthi ana akeh database, ora ana database, iki reaksi reaksi saka macem-macem bahan lan hubungan panas.

Adhedhasar database, kita kudu mesthi nambah bahan, dandan tombol aku loro, siji dandan saka materi positif, siji elektrolit. Kaping pisanan, kita bisa nambah suhu oksigen saka polysantial menyang kristal tunggal, lan bisa dideleng yen karakteristik termal metu saka kontrol wis diganti. Contone, kita nggunakake elektrolit konsentrasi dhuwur, iku uga cara.

Mesthi, saben wong bisa njelajah elektrolit sing luwih padhet. Elektrolit padhet rumit banget. Kita pitados bilih konsentrasi kasebut nduweni fitur sing apik.

Contone, bobot termal wis mudhun, lan daya eksotermik wis mudhun. Saka tengah iki kita bisa ndeleng, lan positif ora reacted karo elektrolit, amarga kualitas elektrolisis anyar kita DMC, DMC punika 100 derajat Iku wis nguap. Iki sing kita yakini yen langkah elektrolit sabanjure luwih saka mung elektrolit padat, luwih saka aditif elektrolit, elektrolit konsentrasi dhuwur, lan elektrolit anyar bisa.

Part III, babagan lithium lithium lan kontrol ngisi daya. Saben uwong ngerti yen aku bakal ngandhani baterei lithium-ion. Sawise baterei dikurangi, apa safety siklus urip lengkap? Kita wis ketemu sing faktor sing paling penting ing tengah keamanan lengkap-urip siklus analisa lithium, yen ora ana status safety baterei lithium-mudhun ora deteriorate, mung alesan kanggo deteriorating iku kanggo njelasno lithium.

Kita bisa nemokake seri bukti, kayata pangisian daya cepet suhu kurang, daya cepet suhu kurang, suhu T2 mboko sithik sudo, lan mundhut panas dumadi sadurungé, iki atenuasi kapasitas baterei, saka 100% kanggo 80%. Temenan cocog, lithically saka suhu kurang ngisi daya saka baterei anyar kanggo baterei lawas. Sing liyane yaiku pangisi daya cepet.

Sawise ngisi daya cepet, bisa dideleng yen suhu ing T2 mudhun nganti 100 derajat. Saka awal baterei anyar 200 kanggo luwih saka 100 derajat, mundhut panas dumadi sadurungé, luwih cepet. Apa alesan iki? Iku uga lithium lithium, kita bisa ndeleng sing ana akeh lithium, lan lithium wis sethitik Ngartekno.

Analysis saka lithium wis jumlah gedhe saka exotherm, supaya isih lithium, udan lithium bakal langsung nanggepi karo elektrolit, nyebabake akèh munggah suhu, bisa langsung ngindhuksi mundhut panas. Mulane, kita kudu sinau lithium, kaya sirkuit cendhak ing sinau kita, carane sinau pasinaon lithium? Pisanan kita bisa ndeleng proses lithium lithium. Iki ngisi daya, ngisi daya wis rampung, bisa dideleng yen lithium wiwit diwiwiti, ana bagean gedhe ing mburi, iki proses lithium.

Eksperimen kasebut saiki bisa dideleng saka Red Line, iki minangka lithium aktif, lithium sing bisa dibalik. Ana uga bagean pati, lithium bisa dibalèkaké, bisa maneh ditempelake, lan elektroda negatif liwat-potensial, lan tataran gedhe banget liwat-listrik mundhak kanggo 0, kang bisa dibalèkaké kanggo lithium. Mesthi, lithium mati ora bisa dijupuk.

Iki menehi kita pituduh. Apa kita bisa ngliwati proses lithium sing bisa dibalik kanggo ndeteksi jumlah litium, contone, bakal bali proses iki, proses iki cocog karo platform ing voltase, kita wis simulasi, lan nemokake platform iki. Nalika kita banget kurang, ora ana kedadean, iku voltase normal polarize, ora platform iki.

Dadi platform iki minangka sinyal sing apik, pungkasane platform sing bisa ditemtokake kanthi diferensiasi, iki minangka pungkasan platform, sing makili jumlah litium, lan ana hubungane karo jumlah total lithium, bisa prédhiksi rumus kasebut. Kita uga ngerteni saka eksperimen manawa iki minangka proses ngisi daya. Kita uga weruh manawa lithium bisa dideleng saka tengah, iki minangka asil eksperimen.

Dadi kanthi cara iki kita bisa nemokake sawise ngisi daya, nanging iki minangka asil sawise ngisi daya, apa kita bisa ora ngidini lithium ing proses ngisi? Kemampuan kanggo ngatasi lithium sabisa-bisa, mesthi, iki mbutuhake kita mbantu model kita. Iki model P2D simplified kita iya, sampeyan bisa ndeleng potensial saka elektroda negatif, mung ngomong sing potensial elektroda negatif lan lithium lithium, anggere kita ngontrol liwat-potensi elektroda negatif, kita bisa njamin lithium. Liwat model iki, sampeyan bisa nurunake kurva pangisi daya lithium, supaya potensial elektroda negatif ora kurang saka nol, sampeyan bisa entuk kurva pangisian daya paling apik kanggo lithium lithium.

Kita bisa nggunakake telung elektroda kanggo kalibrasi kurva iki, yaiku algoritma pangisian daya. Kita wis kerja sama karo perusahaan, sing bisa dideleng kanthi jelas yen nggunakake algoritma iki bisa nyadari lithium kanthi lengkap, nanging iki minangka proses kalibrasi, liwat wektu Nggedhekake kinerja atenuasi baterei bisa diganti, apa sing kudu ditindakake, kita kudu menehi umpan balik, supaya kita wis menehi umpan balik kanggo algoritma kontrol kanggo lithium, yaiku, ana pengamat kanggo mirsani over-listrik, pengamatan negatif iki, bener-bener elektroda negatif. model matématika. Iki meh padha karo SOC kita, kita duwe algoritma pengamat, kita duwe umpan balik babagan voltase, supaya kita bisa nindakake kontrol wektu nyata kanggo pangisi daya lithium, lan kita uga kerja sama karo perusahaan.

Ing proses iki, kita isih duwe sawetara getun, sampeyan bisa langsung nggunakake sensor kanggo daya negatif? Mula, riset luwih lanjut yaiku ngembangake sensor sing luwih potensial iki. Saben uwong ngerti telung elektroda tradisional sing kasebut sadurunge. Uripé diwatesi, ora ana cara kanggo nggunakake minangka sensor, lan kita bubar wis kerja sama karo sistem kimia.

Departemen kimia tim Zhang Qiang, amarga padha tim sing pengalaman banget related, temonan ing wilayah iki, urip test kita bisa luwih saka 5 sasi, luwih saka 5 sasi kudu digunakake, amarga kita bener Nalika aplikasi mung ing daya cepet, iku ora tansah digunakake, lan iku cukup kanggo 5 sasi. Sabanjure, karya kita adhedhasar kontrol ngisi umpan balik saka sensor daya overtest negatif. Bagian kaping papat, kontrol termal, yen ora bisa digunakake ing ngarep, yaiku panyebaran kontrol termal lan metode penindasan.

Saben uwong ngerti yen penyalahgunaan mekanik iki langsung pierces utawa extruded baterei langsung mbentuk bledosan pembakaran, kang proses panyebaran, iki panyebaran kita nyebar. Kaping pisanan yaiku tes lapangan suhu. Iki minangka proses panyebaran paket baterei paralel kita.

Mekanisme nyebarake proses kasebut ing ndhuwur. Apa iku bagean saka bagean, amarga nalika baterei pisanan thermostable, iku bakal shorted, kabeh listrik Padha teka kene, supaya padha njalari voltase mudhun, nanging yen bakal bejat, iku bali, iki karakteristik mundhut panas podo. Iki minangka klompok baterei seri, lan klompok baterei seri mung minangka proses transfer panas.

Iki kahanan liyane, wiwitan pesenan, pungkasane nyebar, mesthi, amarga ana kobongan ing tengah, ora mung transfer panas, iki langsung nyebabake kacilakan mbledhos, kacilakan pembakaran, lsp. Iki minangka proses kabeh sistem, kabeh proses panyebaran PACK, komunikasi kasebut reguler, saka D2 pisanan nganti U2, D1 meh bebarengan, banjur liyane, iki ora ana maneh, amarga ana insulasi, iki njaluk Desain kita isih penting banget kanggo paket baterei. Mulane, tujuan kita mesthi adhedhasar desain simulasi model, amarga proses iki rumit banget, yen mung pengalaman sing gegandhengan angel banget, iki sing ditindakake.

Saben uwong kudu ngerti, carane njupuk paramèter saka simulasi, sampeyan bisa nyetel paramèter, nanging nomer paramèter ora ana gunane, supaya kita nindakake sinau rinci ing paramèter, carane njupuk paramèter iku proses banget trampil, II ora rinci kene, seri saka cara. Kanthi model kalibrasi model iki, kita bisa ngrancang, iki minangka desain insulasi panas. Baterei mung ora cukup, lan ana desain sing keren.

Ana uga sawetara jampel baterei, boros panas kudu kabeh bisa, iki teknologi firewall dikembangaké dening mahasiswa kita, jampel, boros panas, Watesan liwat jampel, boros panas, lan panas energi, loro Kerjasama iki. Iki akeh eksperimen, iki eksperimen kabeh baterei ing alam bébas, paket baterei tradisional, paket baterei karo firewall. Paket baterei karo firewall mung miwiti iki, asap cukup gedhe, alon-alon, ora kobong, ora nyebar panas, paket baterei tradisional kanggo pungkasanipun mbentuk panyebaran panas lan pembakaran.

Kita bisa ngliwati iki, sadhar tenan. Iki babagan karya iki, kita uga melu ing seri peraturan internasional. Saiki kita wis luwih nindakake proses iki eruption, luwih rumit, saiki kita wis ora ditambahake kanggo simulasi, model eruption mesthi, nanging ora akurat.

Bisa dideleng saka eksperimen kasebut ana negara padhet, cair, gas tri-negara, gas penengah iki sawetara gas sing bisa diobong, yaiku bahan bakar, negara padhet sawetara partikel padhet, asring mbentuk geni. Kepiye carane? Salah sijine yaiku ngumpulake partikel partikel, kaya mobil tradisional, kanggo njupuk partikel partikel liwat saringan. Sing liyane wis diencerke, supaya gas combustible ngluwihi jangkoan geni, iki apa kita saiki.

Pungkasan, aku bakal nggawe ringkesan. Ana telung proses termal metu saka kontrol, kang wis kedaden. Ing induksi, ana macem-macem alasan ing induksi, Aku wis ngandika akeh, mesthi, ana bagean liyane saka tabrakan kita mesin, Aku ora ngandika, saiki wis ana ing ngarepe iku, iku isih ora ana pranatan diatur, kita aran mengko.

Kapindho, termal ora bisa dikontrol. Kita kasebut telung suhu, sing ana telung alasan sing dituduhake ing kene. Ana jeblugan lan geni ing njero baterei.

Penting kanggo ditemtokake dening negara elektrolit, titik didih elektrolit. Pungkasane, iku nyebar, lan kita bisa nyebar, dumadakan nyebar, kayata geni, kang njeblug menyang geni luwes, lan pungkasanipun ndadékaké kanggo kobong banget, kabeh masalah kita nuduhake ing kene kanggo ngatasi. .