전기 자동차 배터리가 폭발하는 이유를 설명하세요

Auctor Iflowpower - Portable Power Station supplementum

신에너지 자동차 전원 리튬 배터리 안전성 최근 전기 자동차 사고가 매우 우려되므로, 오늘은 전기 자동차의 안전성에 주목해 보겠습니다. 저는 여러분께 네 가지 측면을 소개하고 싶습니다. 우선, 전기 자동차 사고 통계입니다. 최근 몇 년 사이 외국산 전기자동차의 자연발화 사고가 잇따르고 있는 이유를 정리한 것으로, 사고의 원인이 중요함을 알려드립니다.

실제로 연료차도 충돌 후 화재가 나는데, 이는 국내 통계의 화재입니다. 국내에는 몇 가지 특징이 있는데, 첫째, 3원 전지이고, 리튬철인산도 중요한데, 3원 전지가 절반 이상입니다. 두 번째는 원통형 전지입니다. 이것은 중요한 유형 중 하나이며, 강철 껍질로 되어 있고 부피가 좁기 때문에 열이 제어 불능이 되면 폭발하여 다른 전지를 발화시킵니다.

셋째, 충전화재사고의 사고규모가 비교적 크다. 일반적으로 배터리가 일정 깊이까지 방전된 후에도 뜨거워지지 않으면 열 제어 불능이 일반적으로 완전히 발생하기 때문에 충전 시 발생하기 쉽습니다. 배터리와 충전 시스템은 서로 연결되어 있기 때문에 열 제어 불능이 발생하기 가장 쉬운 경우 고전압 전기 제품 등이 단락되어 사고가 발생하기 쉽습니다.

또한 모델 관점에서 볼 때 신구 모델은 배터리 시스템이 그리 높지 않습니다. 사고의 중요성이 처음 몇 년 동안의 사고이기 때문에 시스템의 전반적인 모습은 그리 높지 않습니다. 우리가 생각하는 배터리의 에너지보다 매우 높지 않습니다. 배터리 온도 조절 장치는 이러한 사고의 주요 원인이라고 할 수 있는데, 배터리의 열 제어 불능은 무엇입니까? 배터리 온도가 배터리에 도달하면 배터리가 사슬의 부정적인 반응을 일으키고, 반응 반응이므로 온도가 빠르게 상승하고, 가장 높은 속도는 초당 온도 상승에 도달할 수 있으므로 속도가 매우 빠릅니다. 열 제어 불능의 원인은 무엇입니까? 첫 번째는 배터리가 과열된다는 것입니다.

배터리가 뜨거워서 뜨거울 거라고만 말했어요. 과열에는 여러 가지 이유가 있습니다. 배터리팩 자체가 고르지 않거나, 지역 온도, 과충전, 외부 전기, 내부 단락 등이 원인일 수 있습니다.

발열 반응 외에도 기계적인 이유, 물이 더 많아짐, 좋지 않음, 충돌 등이 있습니다. 이러한 사고의 주된 원인을 살펴보면, 제품의 품질 문제라고 생각됩니다. 제품 품질 문제란 제품이 설계, 제조, 검증 과정에서 관련 기술 표준 및 규범을 엄격히 준수하지 않는 것을 말합니다.

3가지 유형으로 구분되는데, 첫째, 배터리 제품 시험 검증, 둘째, 차량 사용 중 신뢰성 변화, 셋째, 충전 안전 관리 기술에 문제가 있음. 이러한 측면을 분석해 보겠습니다. 첫째, 배터리 제품 테스트가 충분하지 않습니다.

보조금 정책의 주기가 1년이므로 제품 개발 주기와 잘 맞지 않습니다. 예를 들어, 우리 회사의 화학소재 체계 개선은 일반적으로 1년 이상 걸리지만, 회사가 보조금 경고에 따라 맹목적으로 고에너지화를 추구하고, 시험 검증 시간을 단축합니다. 때로는 개발 주기를 단축하기 위해 배터리 활성 물질을 두껍게 하고, 다이어프램을 얇게 하는 등 물리적인 개량 방법을 선호하는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 배터리 용량은 증가하지만, 안전 성능이 저하됩니다.

두 번째는 전기 배터리 테스트 수단이 완벽하지 않아 실제 차량의 사용 조건을 반영할 수 없다는 점입니다. 대부분의 회사는 회사 내부에서 배터리 안전 시험 기준을 확립하지 않았으며, 일부 회사는 배터리 안전 시험 능력이 없어 생산 품질이 고르지 않습니다. 세 번째 이유는 현재 사용 중 노화로 인해 신뢰성이 감소하기 때문입니다.

예를 들어, 방수 효과는 전체 수명 주기 동안 좋지 않습니다. 일반적으로 배터리의 밀봉은 IP67 기준을 통과해야 하지만, 차량에 사용된 후에는 밀봉이 열화되어 물에 물이 들어가기 쉽고 단락이 발생하기 쉽습니다. 또한 배터리의 레이저용접과 같이 용접부 내부에 공극이 생기기 쉽고, 이로 인해 새로운 임피던스가 발생하고, 이로 인해 고온점이 발생하여 열 제어 불능이 발생합니다.

배터리 시스템과 고전압 전기 제품의 충전기도 노후화됩니다. 예를 들어, 우리가 충전하는 접촉기는 종종 개방되고 때로는 아크가 발생하여 고온과 접촉기 표면의 연소 또는 접착을 초래하고 단락되고 발열합니다. 이것들은 열 손실의 원인입니다. 네 번째 이유는 충전 시 데이터 통신이 표준화되지 않았으며, BMS 제조업체와 충전기 제조업체는 새롭게 발표된 국가 표준을 엄격히 이행하지 않았기 때문입니다.

충전의 기능적 안전성은 배터리 관리 시스템에 따르면 충전이 매우 양호한 전원 켜짐 기능이며 배터리 관리 시스템에 의해 제어될 때 현재 기능 안전 규범을 엄격히 구현하지 못하고 있으며 ISO26262 이 규범은 완전히 구현되지 않았으며 이는 우리가 규범을 준수하지 않는 이유이기도 합니다. 충전 안전에 대한 관련 기준이 엄격하게 시행되지 않습니다. 예를 들어, 충전 릴레이에는 진단 기능이 있어야 하지만, 그 중 일부는 비용을 절감하기 위한 것입니다.

배터리 관리 시스템 및 충전 파일 장비에 적합한 절연 감지 장치가 없으며, 차량과 충전 파일로 구성된 충전 회로가 표준 요구 사항의 절연 전압, 상승 거리, 과부하, IP 등급, 삽입력, 잠금, 온도 상승, 낙뢰 등의 모든 지표에서 BMS가 충전 지침을 엄격히 준수하지 않았음이 요구됩니다. 왜 품질 문제인가요? 즉, 우리는 설계, 제조, 사용 및 모든 측면을 검증하고 있으며, 표준과 규범 사이에 엄격한 준수가 없습니다. 물론, 우리에게는 안전 연례 검사와 같은 몇 가지 부족한 점이 있습니다. 이것이 빠져 있지만 이것은 회사가 아닙니다.

이것이 정부입니다. 할 일. 고에너지 배터리는 더 심각한 보안 기술 과제에 직면해 있으므로 아래에서 이 문제에 대해 설명하겠습니다.

우리나라의 신에너지 자동차용 리튬 배터리의 에너지 개발 추세에 따르면, 조만간 300와트/kg으로 발전할 것으로 예상되며, 이러한 제품이 곧 시장에 출시될 예정인데, 이것이 바로 고니켈 3원계 811 배터리입니다. 곧 시장에 출시될 이러한 고에너지 배터리는 상대적으로 저에너지 배터리가 직면하고 있는 안전 기술보다 더 높은 수준이 될 것입니다. 이에 따라 청화대학은 배터리 안전 연구실의 기초 연구와 기술 개발을 전문으로 하고 있습니다.

여기서는 여러분의 참고를 위해 R <000000> D의 결과를 간략하게 소개하겠습니다. 현재, 청화대학교 배터리 안전연구실은 BMW, 메르세데스, 닛산 등 국내외 기업 및 연구기관과 광범위한 협력을 진행하고 있습니다. 연구의 초점은 열적 제어 불능의 세 가지 측면에 맞춰져 있습니다. 그 중 하나는 열, 전기, 기계를 포함한 열의 원인입니다.

두 번째는 재료 설계 수준에서 보호적인 열 제어 불능의 메커니즘은 무엇인가입니다. 세 번째는 열 확산입니다. 셀 배터리가 열 손실을 막지 못하면 2차 보호 수단이 있습니다. 즉, 시스템 수준에서 열이 통제 불능으로 확산되는 것을 방지할 수 있는 한, 확산이 사고를 예방할 수 있습니다. 우리는 재료 자체뿐만 아니라 시스템 수준에서도 통제할 수 없는 고에너지 배터리 열 문제를 겪고 있습니다.

첫 번째는 열 제어 불능의 메커니즘과 억제입니다. 저희는 두 가지 실험 수단을 수행했습니다. 하나는 재료의 열 안정성 연구를 위한 시차 주사 열량계이고, 다른 하나는 배터리 단량체 열 손실 측정을 위한 가속 온도계입니다. 높은 비율의 에너지 배터리의 여러 가지 특성이 열적으로 제어 불능이 됩니다.

일반적으로 배터리 온도가 어느 정도 상승하면 배터리는 자체적으로 생산됩니다. 이 온도를 T1이라고 하며, 어느 정도 열이 발생하여 억제할 수 없게 되면 T2라고 하는 열적 제어 불능 상태가 발생하고, 마지막 온도는 최고점 TH까지 상승합니다. 온도 조절 장치의 메커니즘은 불분명하지만 T2에서 T3까지 일어나는 중요한 일입니다.

이는 일반적으로 단락으로 인한 것으로 여겨지는데, 이는 기존 배터리의 경우에도 마찬가지지만, 이 연구에서는 전적으로 단락 때문만은 아니라는 것을 발견했습니다. 우리는 내부 단락이 없고, 통제할 수 없을 정도로 뜨거운 것이 없음을 발견했습니다. 이는 고비에너지 전지의 고온내성 고온신규 격막이 변하지 않고, 전해액은 기본적으로 완전히 증발하지만 230~250도에서 양극물질 내의 산소와 음극 반응성이 상변화가 나타나기 때문이다.

또한 니켈 함량에 따른 3차원 리튬 이온 배터리의 차이점을 살펴보겠습니다. 811 배터리는 현재 622 또는 532보다 더 높고, 811의 발열 피크는 이보다 훨씬 높아 811의 열 안정성이 좋지 않음을 나타냅니다. 분석 후, 우리가 얻은 예비 결론은 고니켈 양극은 모든 배터리 안전에 큰 영향을 미치고 실리콘 숯의 음극은 크지 않지만 사이클 감쇠 후 영향이 비교적 크다는 것입니다.

또한 소재의 코팅과 같은 일련의 개량 경로도 있으며, 다결정의 양극 소재를 단결정 입자로 대체하는 새로운 방법을 찾았습니다. 배터리의 열 안정성이 매우 양호하게 개선되었으며, 이에 따라 보안성도 양호하게 개선되었습니다. 두 번째는 열 확산인데, 실제 사고는 열 확산으로 인해 발생합니다. 즉, 배터리 모노머가 완전히 제어 불능이 되면 모든 배터리 팩이 모두 퍼져서 화재가 발생합니다.

열적 확산의 통제 불능에 대한 시험과 시뮬레이션에 따르면, 선도적인 열전달 경로에 단열재를 추가하는 단열 방법이 설계되었습니다. 이 실험적 발견은 실제로 열손실 확산을 분리하는 효과를 달성했습니다. 이런 종류의 방화벽 기술은 우리나라의 국제 전기 자동차 규정에 채택되었습니다.

세 번째 측면에서는 열 손실과 배터리 관리의 문제입니다. 첫 번째 동기는 내부 단락으로, 배터리와 사고 배터리를 분석한 결과 배터리 제조 시 균일한 극성을 가지며, 시간이 지나면 접힌 부분이 파열되는 현상이 발생하기 쉬운데, 이는 리튬 제어에 취약하여 열 손실이 발생하기 쉽습니다. 또한 제조 과정에서 발생하는 불순물로 인해 내부 단락이 발생하기도 하는데, 이것을 배터리 암이라고 부르는데, 언제 유발되는지는 알 수 없고, 오랜 시간이 지나면서 단락이 되는 경우가 많습니다.

이를 위해 우리는 배터리 단락의 대체 실험 방법을 발명했고, 특정 배터리에 메모리 합금을 이식하여 예상되는 내부 단락을 달성했습니다. 우리가 연구한 결과, 내부 단락은 4가지 유형으로 나뉘었고, 그 중 알루미늄 농축액과 음극이 가장 위험한 내부 단락입니다. 전쟁을 사전에 잘 준비하는 것도 필요하며, 우리는 일련의 연구를 통해 내부 단락의 3단계 진화 과정을 얻었습니다.

1단계에서는 전압만 낮아지고 온도 상승은 없습니다. 2단계에서는 온도가 상승하고, 3단계에서는 온도가 급격히 상승하는데 이는 열적 제어가 불가능한 상태입니다. 이러한 진화 과정에 따르면, 우리는 처음 두 단계에서 내부 단락을 구별하기 위해 노력하며, 열 제어 불능의 내부 단락 경고를 미리 발생시키는 것이 가능할 것입니다. 이 기술은 닝더타임스와 협력했습니다.

두 번째 측면은 충전입니다. 우리는 시험 분석을 통해 형질감염 및 통제 불능 메커니즘을 명확하게 전제했습니다. 이를 기초로 열전 결합 모델을 통해 배터리 오버행의 성능을 예측합니다. 충전 사고는 일반적으로 미세 충전으로, 배터리의 불일치와 같은 경우입니다. 불일치로 인해 충전 과정에서 이미 한 곳이 있고, 어떤 곳은 가득 차지 않아 배터리가 가득 찬 상태로 유지되고, 그러면 리튬 리튬 음극 재료의 리튬 락타리 결정을 소위 리튬이라고 하며, 이로 인해 단락이 발생하여 단락이 발생합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 우리는 기준 전극을 기반으로 한 가치 기반 리튬 급속 충전 기술을 개발했고, 음극의 전위를 0(리튬 하전)으로 제어하고, 여기에 전극을 하나 더 추가하는데, 즉 전극 3개를 더하는 방식입니다. 3전극을 기반으로 모델을 기반으로 피드백과 관찰이 가능합니다. 이는 우리의 실험적이지 않은 리튬 고속 충전 기술입니다.

이 기술을 적용하면 리튬이 발생하지 않고, 충전 속도가 빨라집니다. 세 번째 이유는 노화입니다. 배터리가 노후화되면 불일치가 확대되어 배터리 사이클 횟수의 불일치가 점점 커지게 되고, 용량 일관성이 나빠지면서 배터리 관리의 정확도가 매우 낮아진다.

또한, 저온 환경에서의 노화는 배터리의 열적 안정성에 심각한 영향을 미치고, 열 제어 불능의 자체 발생 온도가 낮아져 열 제어 불능이 발생할 가능성이 더 높습니다. 이러한 문제점을 분석한 결과, 배터리 시스템의 안전성을 보장하는 핵심은 첨단 배터리 관리 시스템의 개발이라는 것을 알 수 있었습니다. 현재 배터리 관리 시스템 측면에서 국산 제품은 미흡하고, 정확도도 부족하며, 특히 보안 기능이 취약하므로 배터리 관리 시스템 연구개발을 확대할 필요가 있다.

칭화의 배터리 관리 시스템 축적은 비교적 풍부하여 65건의 특허를 취득하였습니다. 이러한 특허는 국내외 유명 기업과 협력하여 출원하였으며, 그 중 일부는 메르세데스-벤츠 모터스에 허가를 내주기도 했습니다. 그렇다면 배터리 안전 문제를 어떻게 완벽하게 해결할 수 있을까요? 최근에는 일부 기술을 통해 안전을 보장할 수 있지만 장기적으로는 배터리의 절대적인 안전을 보호하는 것이 필요합니다. 리튬이온 전력 리튬전지의 고에너지화는 전 세계적인 개발 방향과 추세이며, 보안 문제로 인해 고에너지 전지를 개발할 수 없습니다. 핵심은 고에너지화와 보안의 균형을 잡는 것입니다.

예를 들어, 고니켈 3원 리튬 이온 전원 리튬 배터리의 본질적인 보안 문제는 양극이 산소를 방출한다는 메커니즘입니다. 계면 개질을 통해 산소의 긍정적 방출을 지연시킬 수 있으며, 안정성을 개선할 수 있습니다. 그러면 차세대 고체 전해질을 개발하여 전해질 연소 문제를 근본적으로 해결할 수 있습니다. 전력용 리튬 전지 기술 경로를 비교하면, 현재는 액체 전해질의 리튬 이온 전지이고, 다음 단계는 고체 전해질의 방향으로 발전할 것입니다.

전지 비용과 전력 리튬 전지의 개발 방향을 종합적으로 고려해 볼 때, 우리나라도 비슷한 길을 가야 한다고 생각합니다. 즉, 단시간에 액체 전해질을 사용하고, 고니켈 3원 양극과 실리콘 음극을 개발하며, 전지 관리 시스템과 열 확산을 억제하는 것입니다. 안전 사고를 방지하기 위해 이러한 배터리는 전기 자동차 500km에 필요한 요건을 충족할 수 있습니다. 중장기적으로 액체 전해질에서 전고체 전지로 점진적으로 전환되고 있으며, 2030년에는 전고체 전지가 산업적으로 응용될 것으로 예상된다.

간단히 말해, 우리는 동적 리튬 배터리의 본질적 보안 문제를 해결하기 위해 노력해야 하며, 신에너지 자동차 산업의 건전한 발전을 보장해야 합니다. 보고서의 요지는 다음과 같습니다. 최근 신에너지 자동차의 화재를 정확히 살펴봐야 하며, 주요 원인은 제품 품질 문제, 기술 규격 및 기술 표준 미준수, 기술 검증 주기 단축 등입니다. 정책 제언에는 다음과 같은 내용이 포함됩니다. 첫째, 원래 산업화 목표(2020년 단위 350와트시/kg, 시스템 260와트/kg, 사이클 수명 2000회)가 높기 때문에 안전의 관점에서 구현하는 것이 바람직하지 않다고 생각합니다.

둘째, 보조금 정책은 기술 발전 법칙에 부합해야 하며, 에너지 밀도 향상이 너무 빨라서는 안 되며 주파수가 바뀌어서는 안 됩니다. 이것이 제가 재정부에 건의하는 바입니다. 셋째, 가능한 한 빨리 전기자동차 안전 연간 검사 규격을 제정하세요. 동시에, 전기차 사고를 보다 잘 처리하고 분석하기 위해서는 전기차 블랙박스를 갖는 것이 가장 좋다.

동시에 배터리 팩은 화재 안전 인터페이스를 갖추어야 합니다. 현재 배터리 팩은 거의 고갈되어서 소방 활동에 어려움을 겪고 있습니다. 이는 맞는 말입니다. 공안부.

마지막으로, 저는 배터리 안전성이 배터리 기술 혁신의 첫 번째 핵심이라고 생각합니다. 이는 순수 전기자동차의 성능 향상을 위한 첫 번째 열쇠이기도 합니다. 배터리 안전성은 10분 만에 300km 이상 주행이 가능해 병목 현상이 될 기술입니다.

전기식 급속 충전 기술은 배터리 안전성에 문제를 가져올 것이다. 전압은 300V에서 600V, 심지어 800V로 증가합니다. 이것들은 모두 보안과 관련이 있으며, 미래의 순수 전기 자동차 분야에서 주요 경쟁이 될 것입니다.

보안은 전기자동차의 지속 가능한 개발의 생명선이라고 할 수 있다.