Электр көлігінің аккумуляторын түсіндіріңіз Неліктен жарылады

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

Жаңа энергетикалық көлік құралының литий батареясының қауіпсіздігі жақында электрлік көлік апаты өте алаңдаушылық тудырады, сондықтан бүгінгі күні электр көліктерінің қауіпсіздігіне назар аударыңыз. Мен сіздерге төрт аспектімен таныстырғым келеді, ең алдымен электрлік көлік апатының статистикасы. Бұл соңғы жылдардан бері шетелдік электр көліктерінің өздігінен тұтану себептерін қысқаша және апатқа ұшырау маңызды.

Шындығында, жанармай құйылған көліктер де соқтығысқаннан кейін от алады, бұл отандық статистиканың оты. Елде мұндай бірнеше ерекшеліктер бар: біріншіден, бұл үш юань батареясы, ал литий темір фосфаты да, жартысы үштік батарея болуы маңызды. Екіншіден, цилиндрлік аккумулятор негізінен, бұл маңызды түрлерінің бірі, өйткені ол болат қабық, көлемі тығыз, сондықтан бақылаудан шыққан термиялық пайда болғаннан кейін ол жарылып кетеді, бұл басқа батареяларды тұтандырады.

Үшіншіден, өртті зарядтау оқиғасының апаты салыстырмалы түрде үлкен. Жалпы айтқанда, егер аккумулятор белгілі бір тереңдікке дейін разрядталғаннан кейін қызып кетпесе, жылу бақылаудан шығып кетеді, сондықтан зарядтау кезінде туындауы оңай, өйткені батарея мен зарядтау жүйесі бір-біріне қосылған және ол термиялық бақылаудан шығып кетеді.

Сондай-ақ, модель тұрғысынан, жаңа және ескі модельдер бар, батарея жүйесі өте жоғары емес, өйткені апаттың маңыздылығы бірінші бірнеше жылдағы апат, жүйеге жалпы көзқарас өте жоғары емес, біз ойлайтын энергетикалық батареялардан өте жоғары емес. Бұл апаттардың негізгі себебі аккумуляторлық термостат деп айту керек, батареяларды бақылаудан шыққан жылу дегеніміз не? Батарея температурасы басу батареяға жетеді, тізбектің теріс реакциясы болады, реакция реакциясы, сондықтан температура тез көтеріледі, ең жоғары жылдамдық секундына температураның көтерілуіне жетуі мүмкін, сондықтан оның жылдамдығы өте жылдам. Термиялық бақылаудан шығудың себебі неде? Біріншісі - батареяның қызып кетуі.

Жаңа ғана батареяның қызып тұрғанын және ыстық болатынын айтты. Қызып кетудің әртүрлі себептері бар. Батарея жинағының өзі біркелкі емес болуы мүмкін, жергілікті температура, артық зарядтау, сыртта Бұл электр тогы, ішкі қысқа тұйықталу және т.б.

экзотерм болады, сондай-ақ механикалық себептер, көбірек су, жақсы емес, соқтығыс және т.б. Осы апаттардың негізгі себебін қарастырайық, бұл өнім сапасының проблемасы деп ойлаймыз. Өнім сапасының мәселелері деп тиісті техникалық стандарттар мен нормаларды қатаң сақтамай, жобалау, дайындау, тексеру кезіндегі өнімге жатады.

Үш санаттың үш түрі бар, біріншіден, батарея өнімін тексеруді тексеру; екіншіден, көлікті пайдалану кезінде сенімділіктің өзгеруі; үшіншіден, зарядтау қауіпсіздігін басқару технологиясының проблемалары бар. Осы аспектілерді талдап көрейік. Біріншіден, батарея өнімін тексеру жеткіліксіз.

Субсидиялау саясатының циклі бір жыл болғандықтан, ол өнімді әзірлеу циклімен өте сәйкес келмейді. Мысалы, біздің химиялық материалдар жүйесін жетілдіру әдетте бір жылдан астам уақытты алады, бірақ компания субсидиялау туралы ескертуді ұстанатындықтан, ерекше энергиядан жоғары энергияны көздемейді, сынақты тексеру уақытын қысқартады. Кейде әзірлеу циклін қысқарту үшін аккумулятордың белсенді материалын қалыңдату, жұқа диафрагма сияқты физикалық жақсарту әдісі жиі таңдалады, осылайша аккумулятор жоғарылайды, бірақ қауіпсіздік көрсеткіштері төмендейді.

Екіншісі - электр аккумуляторын сынау құралдары мінсіз емес және нақты автомобильді пайдалану жағдайларын көрсету мүмкін емес. Компанияның үлкен бөлігі компанияның ішкі аккумуляторлық қауіпсіздік сынағы стандартын белгілемейді, кейбір компаниялардың аккумулятор қауіпсіздігін сынау мүмкіндігі жоқ, өндіріс сапасы біркелкі емес. Үшінші себеп - дәл қазір, қартаюды пайдалану кезінде сенімділік төмендейді.

Мысалы, толық өмірлік циклде гидрооқшаулағыш әсері нашар. Жалпы алғанда, біздің аккумулятордың мөрі IP67 стандартынан өтуі керек, бірақ көлік құралын пайдаланғаннан кейін тығыздағыш нашарлайды, нәтижесінде су суға түседі, қысқа тұйықталу оңай болады. Сондай-ақ, батареяны лазермен дәнекерлеу сияқты, дәнекерлеу нүктесінің ішкі жағы бос жерлерге бейім, бұл жаңа кедергіні тудырады, бұл өз кезегінде жоғары температура нүктелеріне әкеледі және термиялық бақылаудан шығып кетеді.

Сондай-ақ аккумулятор жүйесінің және зарядтағыштың жоғары вольтты электр құрылғыларының ескіруі бар. Мысалы, біз зарядтайтын контактор жиі ашылады, кейде ол доғалы болады, нәтижесінде жоғары температура мен контактордың бетінің күйіп қалуы немесе адгезиясы пайда болады, қысқа тұйықталу болады, қызба болады, Бұл жылуды жоғалтудың себептері. Төртінші себеп - зарядтау, зарядтау кезінде деректер байланысы стандартталмаған, ал BMS өндірушілері мен зарядтағыштарын өндіруші жаңадан жарияланған ұлттық стандарттарды қатаң түрде орындамаған.

Зарядтаудың функционалдық қауіпсіздігі, біздің аккумуляторды басқару жүйемізге сәйкес, зарядтау өте жақсы қуат қосу функциясы болып табылады және ол батареяны басқару жүйесімен басқарылатын кезде, бізде қазіргі уақытта функционалдық қауіпсіздік нормалары қатаң түрде орындалмайды, ISO26262 Бұл норма толығымен орындалмаған, бұл да біздің норманы сақтамау себептеріне байланысты. Зарядтау қауіпсіздігінің тиісті стандарттары қатаң сақталмайды. Мысалы, біздің зарядтау релесі диагностикалық функцияларға ие болуы керек, бірақ кейбіреулері шығындарды үнемдеу үшін.

Аккумуляторды басқару жүйесі және зарядтау үйіндісі Жабдықтың білікті оқшаулауын анықтау құрылғысы жоқ, ал көлік құралы мен зарядтау қадасынан құралған зарядтау тізбегі стандартты талаптардың оқшаулау кернеуіне сәйкес келмейді, көтерілу қашықтығы, шамадан тыс жүктеме, IP деңгейі, кірістіру күші, құлыптау, температураның көтерілуі, найзағай соққысы Барлық көрсеткіштер BMS қатаң талаптарға сай келмеуін талап етеді. Неліктен бұл сапа мәселесі? Яғни, біз жобалауда, өндіруде, пайдалануда және барлық аспектілерді тексереміз, стандарттар мен нормалар арасында қатаң сәйкестік жоқ. Әрине, бізде қауіпсіздікті жыл сайынғы тексеру сияқты кейбіреулер жетіспейді, бірақ бұл компания емес.

Бұл үкімет. Орындалатын нәрселер. Энергиясы жоғары аккумулятор қауіпсіздік технологиясының күрделі мәселесіне тап болады, сондықтан мен төменде бұл мәселе туралы айтатын боламын.

Менің елімнің жаңа энергетикалық көлік қуатының литий батареясының энергетикалық даму үрдісіне сәйкес, біз жақында 300 Вт / кг-ға дейін алға жылжимыз, жақында бұл өнімдер жоғары никельді үштік 811 батареясы деп аталатын нарыққа шығады. Жақында нарыққа шығады, бұл жоғары спецификалық энергия батареялары энергия батареяларына қарағанда салыстырмалы түрде төмен қауіпсіздік технологиясына қарағанда жоғары болады. Осыған байланысты біз Цинхуа университеті аккумуляторлық қауіпсіздік зертханаларының іргелі зерттеулері мен технологиясын дамытуға маманданған.

Мұнда анықтама үшін R <000000> D нәтижелерін қысқаша таныстырасыз. Қазіргі уақытта Цинхуа университетінің аккумуляторлық қауіпсіздік зертханасы BMW, Mercedes, Nissan сияқты отандық және шетелдік компаниялармен және ғылыми-зерттеу мекемелерімен кеңінен ынтымақтастықта. Зерттеу фокусы термиялық бақылаудан шығудың үш аспектісіне бағытталған, бірі жылудың себебі, соның ішінде жылу, электр және машиналар.

Екіншіден, материалды жобалау деңгейінде қорғаныс болып табылатын термиялық бақылаудан шығу механизмі қандай. Үшіншісі - жылуды тарату, бір рет ұялы батарея жылу жоғалтуды тоқтатпайды, екінші қорғаныс құралы бар, яғни жүйе деңгейінде термиялық бақылаудан шығудың таралуы, егер таралу авариялардың алдын алады. Бізде тек материалдың өзі ғана емес, сонымен қатар жүйе деңгейінен де энергиясы жоғары батареяның термиялық бақылауы жоқ.

Біріншісі - термиялық бақылаудан шығу механизмі және басу. Біз екі тәжірибелік құралдан орындадық, бірі материалдың жылу тұрақтылығын зерттеуге арналған дифференциалды сканерлеу калориметрі, екіншісі батареяның мономерлі жылу жоғалуын өлшеуге арналған үдеткіш термометр. Жоғары пропорционалды энергия батареясының термиялық бірнеше сипаттамалары бақылаудан тыс.

Жалпы алғанда, батареяның температурасы белгілі бір дәрежеде көтерілгенде, батарея өздігінен өндірілетін болады. Біз бұл температураны T1 деп атаймыз және жылу генерациясы белгілі бір дәрежеде орын алады, ол басуға болмайды, термиялық бақылаудан тыс триггер, T2 деп аталады, соңғы температура TH ең жоғары нүктесіне дейін көтеріледі. Термостат механизмі түсініксіз, бұл T2-ден T3-ке дейінгі маңызды нәрсе.

Бұл әдетте қысқа тұйықталуға байланысты деп саналады, бұл кәдімгі батареяларға қатысты, бірақ біз бұл зерттеуде толығымен жоқ екенін анықтадық. Ішкі қысқа тұйықталу жоқ екенін анықтадық, ол бақылаудан тыс ыстық. Өйткені, жоғары температураға төзімді жоғары температуралық роман диафрагмасы жоғары ерекше энергия батареясы өзгерген жоқ, ал электролит негізінен толығымен буланады, бірақ 230-250 градуста оттегі мен теріс электродтың оң электрод материалында реактивті фазаның өзгеруі пайда болады.

Сонымен қатар, әртүрлі никель мазмұны бар үш өлшемді литий-ионды аккумулятордағы айырмашылықтарды қарастырайық. 811 батареясы қазіргі уақытта 622 немесе 532-ден асады, ал 811 экзотермиялық шыңдары одан айтарлықтай жоғары, бұл 811-нің термиялық тұрақтылығының нашар екенін көрсетеді. Талдаудан кейін біз алған алдын ала қорытындыға сәйкес, жоғары никельді оң электрод батареяның барлық қауіпсіздігіне үлкен әсер етеді, ал кремний көмірінің теріс электроды үлкен емес, бірақ цикл әлсірегеннен кейін әсер салыстырмалы түрде үлкен.

Сондай-ақ материалды жабу сияқты бірқатар жақсарту жолдары бар және біз жаңа әдісті таптық, ол поликристалды оң материалды монокристалды бөлшектермен алмастыру. Батареяның термиялық тұрақтылығы өте жақсы жақсарды, сәйкес қауіпсіздік жақсы жақсарды. Екіншіден, жылу таралу, нақты апат термиялық таралудан туындайды, яғни аккумулятордың мономері толығымен бақылаудан шыққаннан кейін, барлық аккумулятор жинағы жайылып, өрт шығады.

Біздің тестілеуімізге және жылуды бақылаудан тыс таралуды модельдеуге сәйкес, оқшаулау әдісі жетекші жылу беру жолында жылу оқшаулағыш материалдарды қосуға арналған. Эксперименттік жаңалық шын мәнінде бөлу жылу шығынының таралуының әсеріне қол жеткізді. Брандмауэр технологиясының бұл түрі менің елімнің халықаралық электр көліктерінде таралған ережелерде қабылданған.

Үшінші аспектіде бұл жылуды жоғалтудың және батареяны басқарудың себебі болып табылады. Бірінші ынталандыру ішкі қысқа тұйықталу болып табылады, ал аккумуляторды және авариялық батареяны талдау нәтижесінде аккумулятор шығарылған кезде біркелкі полюс және бүктелген аймақтың үзілуі белгілі бір уақыт кезеңінен кейін пайда болатыны анықталды, бұл оңай пайда болады, литий бақылауына бейім, нәтижесінде жылу жоғалады. Сонымен қатар, өндіріс процесіндегі қоспалар да ішкі қысқа тұйықталуларды тудырады, біз оны батареяның қатерлі ісігі деп атаймыз, өйткені мен оның қай кезде индукцияланғанын білмеймін, кейде ол ұзақ уақыттан кейін қысқа тұйықталуға ұшырайды.

Осы мақсатта біз аккумулятордағы қысқа тұйықталудың баламалы эксперименттік әдісін ойлап таптық және белгілі бір аккумуляторға жад қорытпаларын имплантациялау арқылы қысқа тұйықталулардың ішінде күтілетін нәтижеге қол жеткіздік. Біз зерттегеннен кейін ішкі қысқа тұйықталу төрт санатқа бөлінеді, олардың ішінде алюминий концентрациясы сұйықтығы мен теріс электрод ең қауіпті ішкі қысқа тұйықталу болып табылады. Сондай-ақ алдын-ала соғысу керек және біз бірқатар зерттеулер жүргізіп, ішкі қысқа тұйықталудың үш сатылы эволюция процесін алдық.

Бірінші кезеңде тек кернеу төмендейді, температура көтерілмейді; екінші кезеңде температураның жоғарылауы, ал үшінші кезеңде температураның күрт көтерілуі бар, ол термиялық бақылаудан тыс. Осы эволюция процесіне сәйкес, біз алғашқы екі фазада ішкі қысқа тұйықталуды ажыратуға тырысамыз және термиялық бақылаудан шығу туралы ішкі қысқа тұйықталу туралы ескертуді алдын ала іске қосуға болады. Бұл технология Ningde Times компаниясымен ынтымақтасады.

Екінші аспект - зарядтау, біз тесттік талдау арқылы трансфекция және бақылаудан тыс механизмді нақты анықтадық. Осының негізінде термоэлектрлік муфта моделі арқылы аккумулятордың асып кету өнімділігін болжауға болады. Қайта зарядтау апаты әдетте микро заряд болып табылады, мысалы, аккумулятордың сәйкес келмеуі, өйткені сәйкессіздік зарядтау процесінде орын бар және кейбір жерлер толық емес, ол кейбір толық толтырылған батареяларға әкеледі, содан кейін теріс электрод материалында литий литий, литий лактарлы кристалы қысқа тұйықталу деп аталады, нәтижесінде қысқа тұйықталу деп аталады.

Бұл мәселені шешу үшін біз анықтамалық электродқа негізделген құндылыққа негізделген литий жылдам зарядтау технологиясын әзірледік, электродты, яғни үш электродты қосу үшін қосылатын теріс электродтың нөлдегі потенциалын (литий нөлден төмен) басқардық. Үш электродты негізге ала отырып, модель негізінде кері байланыс пен бақылау жүргізілуі мүмкін. Бұл литийді жылдам зарядтаудың тәжірибесіз технологиямыз.

Бұл технологияны қолданғаннан кейін литий болмайды және зарядтау жылдамдығы тездетіледі. Үшінші себеп - қартаю. Батареяның қартаюынан кейінгі сәйкессіздік кеңейеді, бұл батарея циклдерінің санының сәйкес келмеуінің себебі болып табылады және сыйымдылық консистенциясы нашар болғандықтан, батареяны басқару дәлдігі өте нашар.

Сонымен қатар, төмен температуралы ортадағы қартаю батареяның термиялық тұрақтылығына қатты әсер етеді және термиялық бақылаудан тыс өздігінен пайда болатын температура төмендейді, бұл термиялық бақылаудан шығу ықтималдығы жоғары. Осы мәселелерді талдау арқылы біз аккумуляторлық жүйенің қауіпсіздігін қамтамасыз етудің өзегі аккумуляторды басқарудың жетілдірілген жүйесін жасау екенін анықтадық. Қазіргі уақытта аккумуляторды басқару жүйесі бойынша отандық өнімдер жеткіліксіз, ал дәлдік, әсіресе қауіпсіздік функциялары жеткіліксіз, сондықтан аккумуляторларды басқару жүйелерін зерттеу мен дамытуды арттыру қажет.

Цинхуа аккумуляторды басқару жүйесінің жинақтауы салыстырмалы түрде көп және 65 патент алды, бұл патенттер атақты отандық және шетелдік компаниялардың ынтымақтастығында қолданылды, олардың кейбіреулері Mercedes-Benz Motors беруге рұқсат етілген. Сонымен, батарея қауіпсіздігі мәселелерін қалай толығымен шеше аламыз? Жақында сіз кейбір технологиялар арқылы қауіпсіздікке кепілдік бере аласыз, бірақ ұзақ мерзімді перспективада батареяның абсолютті қауіпсіздігін қорғау қажет. Литий-ионды қуат литий батареясының жоғары арақатынасы әлемдік даму бағыты мен тенденциялары болуы мүмкін, біз қауіпсіздік мәселелеріне байланысты жоғары спецификалық энергия батареяларын дамыта алмаймыз, бастысы - жоғары ерекше энергия мен қауіпсіздік арасындағы тепе-теңдікті түсіну.

Мысалы, жоғары никельді үштік литий-ионды қуатты литий батареясының ішкі қауіпсіздік мәселесі оң электродтың оттегін шығаруы механизмі болып табылады. Біз интерфейсті модификациялау арқылы оттегінің оң бөлінуін кешіктіре аламыз; тұрақтылықты жақсарту; содан кейін бірі қатты электролиттердің келесі буынын әзірлеу, электролиттерді жану мәселесін түбегейлі шешу. Қуатты литий батареясының технологиясы маршрутын салыстыру негізінде қысқа уақыт сұйық электролиттің литий-ионды батареясы болып табылады, ал келесі қадам қатты күйдегі аккумулятор бағытында дамиды.

Батарея құны мен қуат литий батареясының даму бағытын жан-жақты қарастырамыз, менің елім де қысқа уақыт ішінде сұйық электролит болып табылатын, жоғары никельді үштік оң және кремний-теріс электродты дамытатын және аккумуляторды басқару жүйесін және жылу таратуды басатын ұқсас жолды қабылдауға кеңес береміз. Қауіпсіздік апаттарының алдын алу, мұндай аккумуляторлар 500 шақырымдық электр көліктерінің талаптарын қанағаттандыра алады. Орташа және ұзақ мерзімді, бірте-бірте сұйық электролиттен толық қатты күйдегі аккумуляторға көшу, 2030 жылы толық қатты күйдегі аккумулятор өнеркәсіптік қолдануды алады.

Бір сөзбен айтқанда, біз динамикалық литий батареясының ішкі қауіпсіздігі мәселесін шешуге ұмтылуымыз керек, жаңа энергетикалық автомобиль өнеркәсібінің салауатты дамуына кепілдік беруіміз керек. Менің баяндамамның қысқаша мазмұнын былайша тұжырымдауға болады: Біз жақында шыққан жаңа энергетикалық көліктерге дұрыс қарауымыз керек және оның маңызды себебі өнім сапасының проблемалары, техникалық сипаттамалар мен техникалық стандарттарға сәйкес келмеуі, техникалық тексеру циклдерінің қысқа болуы және т.б. Саясат бойынша ұсыныстарға мыналар кіреді: Біріншіден, индустрияландырудың бастапқы мақсаттары (2020 бірлік 350 Вт/кг, жүйе 260 Вт/кг, циклдің қызмет ету мерзімі 2000 есе) жоғары, қауіпсіздік тұрғысынан оны жүзеге асыру жөн емес деп ойлаймын.

Екіншіден, субсидиялау саясаты технологияның даму заңына сай болуы керек, ал энергия тығыздығын жақсарту тым жылдам болмауы керек, жиілікте өзгермеуі керек, бұл менің Қаржы министрлігіне ұсынысым. Үшіншіден, мүмкіндігінше тезірек электр көліктерінің қауіпсіздігін жыл сайынғы тексеру спецификациясын іске қосыңыз. Сонымен қатар, электромобиль апаттарын жақсырақ өңдеу және талдау үшін электромобильдердің қара жәшігі болғаны дұрыс.

Бұл ретте аккумуляторлық жинақта өрт қауіпсіздігі интерфейсі болуы керек. Қазіргі уақытта батарея жинағы өте өлі, бұл өрт сөндірудің қиындығына әкелді, бұл дұрыс. Қоғамдық қауіпсіздік министрлігі.

Ақырында, менің ойымша, аккумулятордың қауіпсіздігі батарея технологиясының революциялық жетістіктерінің бірінші маңызды сәттері болып табылады. Бұл сонымен қатар таза электрлік көліктердің өнімділігін арттырудың бірінші кілті. Батареяның қауіпсіздігі 10 минут, 300 шақырымнан астам уақыт сияқты бөгет технологиясына айналады.

Электрлік жылдам зарядтау технологиясы батарея қауіпсіздігіне қиындықтар әкеледі. Кернеу 300В-тан 600В-ға дейін немесе тіпті 800В-қа дейін артады. Мұның бәрі қауіпсіздікке қатысты және болашақта таза электр көліктеріндегі негізгі ұрыс даласындағы бәсекелестік.

Қауіпсіздік электр көліктерінің тұрақты дамуының өмірлік желісі деп айтуға болады.