Электр унаасынын аккумулятору эмне үчүн жарылып жатканын түшүндүргүлө

著者：Iflowpower – ຜູ້ຜະລິດສະຖານີພະລັງງານແບບພົກພາ

Жаңы энергетикалык унаа кубаттуулугу литий батарейкасынын коопсуздугу жакында электр унаа кырсыгы абдан тынчсызданып жатат, ошондуктан бүгүнкү күндө электр унааларынын коопсуздугуна көңүл буруңуз. Мен сизге төрт аспекти менен тааныштыргым келет, биринчи кезекте электр унаа кырсыктарынын статистикасы. Бул акыркы жылдардан бери чет элдик электромобилдердин өзүнөн өзү күйүп кетишинин себептерин кыскача баяндап, кырсыкка учуроо маанилүү.

Чынында, күйүүчү май унаалары да кагылышуудан кийин от алат, бул ата мекендик статистиканын оту. Өлкөдө мындай бир нече өзгөчөлүктөр бар: биринчиден, бул үч юандык батарейка, ал эми литий темир фосфаты да, үчтүк батарея болушу маанилүү, жарымынан көбү. Экинчиден, цилиндрдик батарейка, негизинен, бул болоттон жасалган кабык болгондуктан, бул маанилүү түрлөрүнүн бири болуп саналат, көлөмү катуу болуп саналат, ошондуктан, контролдон чыккан жылуулук пайда болгондон кийин, ал жарылып, башка батареяларды күйгүзөт.

Үчүнчүдөн, өрттү заряддоо окуясынын кырсыгы салыштырмалуу чоң. Жалпысынан алганда, эгерде батарея белгилүү бир тереңдикке чейин кубатталгандан кийин ысып кетпесе, жылуулук башкаруудан толугу менен чыгып калат, ошондуктан заряддоодо аны пайда кылуу оңой, анткени батарея менен заряддоо системасы бири-бирине туташып турат, ал эми термикалык көзөмөлдөн чыкпайт.

Ошондой эле, моделдин көз карашынан алганда, жаңы жана эски моделдер бар, батарея системасы өтө жогору эмес, анткени кырсыктын маанилүүлүгү биринчи бир нече жылдарда болгон кырсык, системанын жалпы көрүнүшү өтө жогору эмес, биз ойлогон энергетикалык батарейкалардан абдан жогору эмес. Бул кырсыктардын негизги себеби батареянын термостаты деп айтуу керек, батареялардын көзөмөлүнөн чыккан жылуулук эмнеде? Батареянын температурасы батарейкага жеткенде, чынжырдын терс реакциясы болот, реакция реакциясы, ошондуктан температура тез көтөрүлөт, эң жогорку ылдамдык секундасына температуранын көтөрүлүшүнө жетиши мүмкүн, ошондуктан анын ылдамдыгы абдан тез. Температуранын көзөмөлдөн чыгып кетишинин себеби эмнеде? Биринчиси - батареянын ысып кетиши.

Жөн эле батарейка ысып, ысык болот деди. Ашыкча ысып кетүүнүн ар кандай себептери бар. Батарея пакетинин өзү тегиз эмес болушу мүмкүн, жергиликтүү температура, ашыкча заряд, сыртта Мунун себеби электр энергиясы, ички кыска туташуу ж.б.

экзотерм болот, ошондой эле механикалык себептерден, көбүрөөк суу, жакшы эмес, кагылышуу ж.б. Келгиле, бул кырсыктардын негизги себебин карап көрөлү, биз бул продукциянын сапаты көйгөйү деп ойлойбуз. Продукциянын сапаты боюнча маселелер деп долбоорлоодо, даярдоодо, текшерүүдө тиешелүү техникалык стандарттарды жана нормаларды так сактабаган продукцияга тиешелүү.

Үч категориянын үч түрү бар, биринчиден, батарейканын продукциясын текшерүү; экинчиден, транспорт каражаттарын пайдалануу учурунда ишенимдүүлүгүнүн өзгөрүшү; үчүнчүдөн, кубаттоо коопсуздук башкаруу технологиясы көйгөйлөр бар. Келгиле, ушул аспектилерди талдап көрөлү. Биринчиден, батарейканын продуктусун сыноо жетишсиз.

Субсидиялоо саясатынын цикли бир жыл болгондуктан, ал продукцияны иштеп чыгуу циклине анча дал келбейт. Мисалы, биздин химиялык материалдар системасын өркүндөтүү жалпысынан бир жылдан ашык убакытты түзөт, бирок компания субсидия жөнүндө эскертүүгө ылайык иш кылгандыктан, өзгөчө энергияга караганда сокурлук менен умтулуп, сыноону текшерүү убактысын кыскартат. Кээде иштеп чыгуу айлампасын кыскартуу үчүн, физикалык жакшыртуу ыкмасы көбүнчө артыкчылык берилет, мисалы, батареянын активдүү материалды коюу, ичке диафрагма, ошондуктан батарея көбөйөт, бирок коопсуздук көрсөткүчтөрү төмөндөйт.

Экинчиси, электр аккумуляторун сыноо каражаттары кемчиликсиз эмес, чыныгы машинаны колдонуунун шарттары чагылдырылышы мүмкүн эмес. Компаниянын чоң бөлүгү компаниянын ички батарейканын коопсуздук сыноо стандартын орнотпойт, кээ бир компанияларда аккумулятордун коопсуздугун текшерүү мүмкүнчүлүгү жок, өндүрүш сапаты бирдей эмес. Үчүнчү себеби азыр эле, ишенимдүүлүк эскирген пайдалануу учурунда төмөндөйт.

Мисалы, гидроизоляциялык эффект толук жашоо циклинде начар. Жалпысынан алганда, биздин аккумулятордун мөөрү IP67 стандартынан өтүшү керек, бирок унаа колдонулгандан кийин пломба начарлап, сууга түшүп, кыска туташуу оңой болот. Ошондой эле, мисалы, батареяны лазер менен ширетүүдө, ширетүүчү чекиттин ичи боштуктарга дуушар болот, бул жаңы импедансты пайда кылат, бул өз кезегинде жогорку температуралык чекиттерге алып келип, термикалык көзөмөлдөн чыгып кетет.

Батарея системасынын жана заряддоочу жогорку вольттогу электр приборлорунун эскилиги да бар. Мисалы, биз заряддаган контактор бат-баттан ачылып калат, кээде ал дога пайда болот, натыйжада бул күйүп же жогорку температура менен контактордун бети жабышып калат, кыска туташуу болот, ысыйт, Бул жылуулук жоготуу себептери. Төртүнчү себеп - заряддоо, маалымат байланышы кубаттоо учурунда стандартташтырылган эмес жана BMS өндүрүүчүлөрүнүн жана заряддоочу түзүлүштөрдүн өндүрүүчүсү жаңы жарыяланган улуттук стандарттарды так аткарбайт.

Заряддоонун функционалдык коопсуздугу, биздин батарейканы башкаруу тутумубузга ылайык, заряддоо абдан жакшы күйгүзүү функциясы болуп саналат жана ал батареяны башкаруу системасы тарабынан көзөмөлдөнүп турганда, бизде учурда функционалдык коопсуздук нормалары так аткарылбайт, ISO26262 Бул норма толугу менен аткарылган эмес, бул да биз норманы сактабаган себептерден улам келип чыккан. Заряддоо коопсуздугунун тиешелүү стандарттары так аткарылган эмес. Мисалы, биздин заряддоо релесинде диагностикалык функциялар болушу керек, бирок айрымдары чыгымдарды үнөмдөө үчүн.

Батареяны башкаруу системасы жана заряддоо үймөгү Квалификациялуу изоляцияны аныктоочу шайман жок, ал эми транспорт каражаты жана заряддоо үйүмү тарабынан түзүлгөн заряддоо чынжырчасы стандарттык талаптардын изоляциялык чыңалууларына жооп бербейт, көтөрүлүү аралыктары, ашыкча жүктөө, IP деңгээли, киргизүү күчү, кулпу, температуранын көтөрүлүшү, чагылгандын соккусу Бардык көрсөткүчтөр BMS катуу талаптарга жооп бербегендигин талап кылат. Эмне үчүн бул сапат көйгөйү? Башкача айтканда, биз долбоорлоодо, өндүрүштө, колдонууда жана бардык аспектилерди текшерип жатабыз, стандарттар менен нормалардын ортосунда катуу шайкештик жок. Албетте, бизге кээ бир жетишпейт, мисалы, биздин коопсуздук жылдык текшерүү, бул жетишпейт, бирок бул компания эмес.

Бул өкмөт. Кыла турган нерселер. Энергиясынан жогору батарейка коопсуздук технологиясынын олуттуу көйгөйүнө дуушар болот, ошондуктан мен төмөндө бул көйгөй жөнүндө сүйлөшөм.

Менин өлкөнүн энергетикалык өнүктүрүүгө караганда жаңы энергетикалык унаа кубаттуулугу литий батарейкасынын тенденциясына ылайык, биз жакында 300 Ватт / кг алдыга жылабыз, жакында бул продуктылар рыногуна кирет, ал жогорку никелден турган үчтүк 811 батареясы деп аталат. Жакында рынокко кирет, бул жогорку өзгөчө энергия батарейкалары энергия батарейкаларына караганда салыштырмалуу төмөн болгон коопсуздук технологиясынан жогору болот. Бул жагынан алганда, We Tsinghua University негизги изилдөө жана батареянын коопсуздук лабораторияларынын технологиясын өнүктүрүү боюнча адистешкен.

Бул жерде сиз R <000000> D натыйжалары менен кыскача тааныштырасыз. Учурда Цинхуа университетинин Батарея коопсуздугу лабораториясы ата мекендик жана чет элдик компаниялар жана изилдөө институттары, анын ичинде BMW, Mercedes, Nissan менен кеңири кызматташып келет. Изилдөөнүн негизги багыты жылуулуктун көзөмөлүнөн чыгуунун үч аспектисинде, бири жылуулуктун, анын ичинде жылуулуктун, электр энергиясынын жана техниканын себеби.

Экинчиден, материалдык дизайн деъгээлинде коргоо болуп саналат, жылуулук тышкары контролдоо механизми деген эмне. Үчүнчүсү жылуулуктун таралышы, клетканын батареясы жылуулуктун жоголушун токтотпогондон кийин, экинчилик коргонуу каражаты бар, башкача айтканда, системанын деңгээлинде термикалык контролдон чыгуунун жайылышы, жайылып кетүү авариялардын алдын алат. Бизде энергиядан жогору батарейканын термикалык көзөмөлү материалдын өзүнөн гана эмес, система деңгээлинен да бар.

Биринчиси - бул механизм жана жылуулукту көзөмөлдөө. Биз эки эксперименталдык каражаттан өткөрдүк, бири материалдык жылуулук туруктуулугун изилдөө үчүн дифференциалдык сканерлөөчү калориметр, бири батареянын мономердик жылуулук жоготууларын өлчөө үчүн ылдамдаткыч термометр. Жогорку пропорциялуу энергиянын батарейкасынын бир нече мүнөздөмөлөрү көзөмөлсүз.

Жалпысынан алганда, батарейканын температурасы белгилүү бир даражада көтөрүлгөндө, батарея өз алдынча өндүрүлгөн болот. Биз бул температураны T1 деп атайбыз жана жылуулуктун генерациясы белгилүү бир даражада пайда болот, ал басууга мүмкүн эмес, термикалык башкарылбаган триггер, T2 деп аталат, акыркы температура TH эң жогорку чекитине чейин көтөрүлөт. Термостат механизми түшүнүксүз, бул T2ден T3ке чейинки маанилүү нерсе.

Көбүнчө бул кадимки батарейкалар үчүн туура болгон кыска туташуулардан улам деп эсептелет, бирок биз ал толугу менен изилдөөдө эмес экенин байкадык. Биз көзөмөлдөн чыгып ысык эч кандай ички кыска туташуу, бар экенин байкадык. Бул жогорку өзгөчө энергия батареянын жогорку температурага туруктуу жогорку температура роман диафрагма өзгөргөн жок, анткени, электролит негизинен толугу менен бууланып, бирок 230-250 градус, кычкылтек жана терс электрод оң электрод материалдык фазада реактивдүү пайда болот.

Мындан тышкары, ар кандай никель мазмуну үч өлчөмдүү литий-иондук батареянын айырмачылыктарын карап көрөлү. 811 батареясы учурда 622 же 532ден ашык жана 811дин экзотермикалык чокулары андан кыйла жогору, бул 811дин жылуулук туруктуулугу начар экенин көрсөтүп турат. Талдоодон кийин, биз алган алдын ала корутундуга ылайык, жогорку никелден жасалган оң электрод батарейканын бардык коопсуздугуна чоң таасир этет, ал эми кремний көмүрүнүн терс электроддору чоң эмес, бирок цикл басаңдашкандан кийин таасири салыштырмалуу чоң.

Ошондой эле материалды каптоо сыяктуу бир катар өркүндөтүү жолдору бар жана биз жаңы ыкманы таптык, бул поликристаллдын оң материалын монокристалл бөлүкчөлөрү менен алмаштыруу. Батареянын жылуулук туруктуулугу абдан жакшы жакшыртылган, тиешелүү коопсуздук жакшы жакшыртылган. Экинчиси, жылуулуктун жайылышы, чыныгы кырсык термикалык таралуунун натыйжасында келип чыгат, башкача айтканда, батареянын мономери толугу менен көзөмөлдөн чыккандан кийин, батарейканын бардык пакеттери жайылып, өрт чыгат.

Биздин сыноого жана жылуулуктун башкарылбаган жайылышын симуляциялоого ылайык, жылуулоо ыкмасы алдыңкы жылуулук өткөрүмдүүлүк жолунда жылуулук өткөрүүчү материалдарды кошуу үчүн иштелип чыккан. Эксперименталдык ачылыш, чынында эле, бөлүү жылуулук жоготуу жайылышынын таасирине жетишти. Мындай брандмауэр технологиясы менин өлкөмдүн эл аралык электр унааларында жайылган жоболордо кабыл алынган.

Үчүнчү жагынан алганда, бул жылуулук жоготуу жана батарея башкаруу себеби болуп саналат. Биринчи стимул ички кыска туташуу болуп саналат, ал эми батареянын жана авариянын аккумуляторунун анализи, аккумуляторду өндүрүүдө бирдиктүү уюл жана бүктөлгөн аймактын жарылуусу белгилүү бир убакыттан кийин пайда болот, бул литий башкаруусуна жакын, жылуулук жоготууга алып келет. Мындан тышкары, өндүрүш процессиндеги аралашмалар да ички кыска туташууларды пайда кылат, биз муну батареянын рагы деп атайбыз, анткени ал качан индукцияланганын билбейм, кээде ал көп убакыттан кийин кыска туташуу болуп калат.

Ушул максатта биз аккумулятордогу кыска туташуунун альтернативалуу эксперименталдык ыкмасын ойлоп таптык жана белгилүү бир аккумуляторго эс эритмелерин имплантациялоо аркылуу кыска туташуулардын ичинде күтүлгөнгө жетиштик. Биз изилдегенден кийин, ички кыска туташуу төрт категорияга бөлүнөт, алардын ичинен алюминий концентрациясы суюктук жана терс электрод эң коркунучтуу ички кыска туташуу болуп саналат. Ошондой эле алдын ала согушу керек, биз бир катар изилдөөлөрдү жүргүзүп, ички кыска туташуулардын үч этаптуу эволюция процессин алдык.

Биринчи этапта бир гана чыңалуу төмөндөйт, температуранын жогорулашы жок; экинчи этапта температуранын жогорулашы, ал эми үчүнчү этапта температуранын кескин жогорулашы бар, бул контролдон тышкары термикалык. Бул эволюция процессине ылайык, биз биринчи эки фазада ички кыска туташууларды дискриминациялоого аракет кылабыз жана алдын ала термикалык контролдон чыгуунун ички кыска туташуу эскертүүсүн баштоого мүмкүн болот. Бул технология Ningde Times менен кызматташкан.

Экинчи аспект - заряддоо, биз тесттик талдоо аркылуу трансфекция жана башкаруудан тышкаркы механизмди так аныктадык. Мунун негизинде, термоэлектрдик бириктирүү модели аркылуу батареянын ашыкча иштешин алдын ала айтууга болот. Кайра заряддоо авариясы жалпысынан микро заряд, мисалы, батареянын ыраатсыздыгы, ыраатсыздык, заряддоо процессинде мурунтан эле орун бар жана кээ бир жерлери толук эмес, ал кээ бир толук толтурулган батарейкаларга алып келет, андан кийин терс электрод материалында литий литий, литий лактар ​​кристалы кыска айлануу, натыйжада кыска туташуу болуп саналат.

Бул көйгөйдү чечүү үчүн биз шилтеме электроддун негизинде баалуулукка негизделген литийдин тез заряддоо технологиясын иштеп чыктык, терс электроддун потенциалын нөлгө (литий нөлдүн астына) контролдойбуз, ал электродду, башкача айтканда, үч электродду кошуу үчүн кошулат. Үч электроддун негизинде моделдин негизинде пикир жана байкоо жүргүзүүгө болот. Бул биздин эксперименталдык литий тез заряддоо технологиябыз.

Бул технологияны колдонуудан кийин, литий пайда болбойт жана заряддоо ылдамдыгы тездетилген. Үчүнчү себеп - карылык. Батареянын эскиргенинен кийинки ыраатсыздык кеңейет, бул батарейканын циклдарынын санынын туура эместигинин себеби болуп саналат жана кубаттуулугу ырааттуулугу начар болгондуктан, батареяны башкаруунун тактыгы өтө начар.

Мындан тышкары, төмөнкү температура чөйрөсүндө картаюу батареянын жылуулук туруктуулугуна катуу таасир этет, ал эми жылуулуктун өзүн-өзү жаратуучу температурасы контролдон тышкары төмөндөйт, бул жылуулуктун контролдон чыгып кетишине алып келиши ыктымал. Бул көйгөйлөрдү талдоо аркылуу биз аккумулятордук системанын коопсуздугун камсыз кылуунун өзөгүн өнүккөн батарейканы башкаруу системасын иштеп чыгуу экендигин таптык. Азыркы учурда аккумуляторду башкаруу системалары жагынан ата мекендик продукция жетишсиз, ал эми тактык жетишсиз, айрыкча коопсуздук функциялары жетишсиз, ошондуктан аккумуляторду башкаруу системаларын изилдөө жана иштеп чыгууну жогорулатуу зарыл.

Цинхуанын аккумулятордук башкаруу тутумунун топтому салыштырмалуу көп жана 65 патент алган, бул патенттер ата мекендик жана чет элдик компаниялардын кызматташуусунда колдонулган, алардын айрымдары да Mercedes-Benz Motors берүүгө ыйгарым укуктуу. Ошентип, батарейканын коопсуздук маселелерин кантип толугу менен чече алабыз? Жакында, сиз кээ бир технологиялар аркылуу коопсуздукка кепилдик бере аласыз, бирок узак мөөнөттүү келечекте, батареянын абсолюттук коопсуздугун коргоо үчүн зарыл. Литий-иондук кубаттуулуктагы литий батареясынын жогорку катышы дүйнө жүзү боюнча өнүгүү багыты жана тенденциялары болушу мүмкүн, биз коопсуздук маселелеринен улам жогорку спецификалык энергетикалык батарейкаларды өнүктүрө албайбыз, негизгиси - жогорку өзгөчө энергия менен коопсуздуктун ортосундагы тең салмактуулукту түшүнүү.

Мисалы, жогорку никель үчтүк литий-иондук кубаттуулугу литий батареянын ички коопсуздук көйгөйү механизми оң электрод кычкылтек бошотот деп саналат. Биз интерфейстин модификациясы аркылуу кычкылтектин оң чыгарылышын кечеңдете алабыз; туруктуулукту жакшыртуу; анда, бири катуу электролиттердин кийинки муунун иштеп чыгуу болуп саналат, Негизинен электролит күйүү проблемасын чечүү. электр литий батарея технология маршрутун салыштыруунун негизинде, кыска убакыт суюк электролит бир литий-иондук батарейка болуп саналат, жана кийинки кадам катуу мамлекеттик батареянын багытында иштеп чыгат.

Комплекстүү батареянын наркын жана электр литий батареянын өнүгүү багытын карап, биз менин өлкөм да ушундай жолду керек сунуштайбыз, бул кыска убакыт суюк электролит болуп саналат, жогорку никелден үчтүк оң жана кремний-терс электрод иштеп чыгуу, жана батарея башкаруу системасын жана жылуулук таралышын басат. Коопсуздук кырсыктарынын алдын алуу, мындай аккумуляторлор 500 километр электр унааларынын талаптарына жооп бере алат. Орто жана узак мөөнөттүү, акырындык менен суюк электролиттен толук катуу абалдагы батарейкага өтүү, 2030-жылы толук катуу абалдагы батареяда болжолдонгон өнөр жайлык колдонууну алат.

Кыскача айтканда, биз динамикалык литий батареянын ички коопсуздук маселесин чечүүгө умтулушубуз керек, жаңы энергетикалык унаа өнөр жайларынын дени сак өнүгүшүнө кепилдик. Менин отчетумдун кыскача мазмунун төмөнкүчө чагылдырууга болот: Биз акыркы жаңы энергетикалык унааларды отко туура карашыбыз керек жана анын маанилүү себеби продукциянын сапатындагы көйгөйлөр, техникалык мүнөздөмөлөргө жана техникалык стандарттарга ылайык келбегендик, техникалык текшерүү циклдарынын кыскалыгы ж.б. Саясат боюнча сунуштар төмөнкүлөрдү камтыйт: Биринчиден, индустриализациялоонун баштапкы максаттары (2020 бирдик 350 Вт/кг, система 260 Вт/кг, циклдин иштөө мөөнөтү 2000 эсе) жогору, коопсуздук көз карашынан алганда, мен аны ишке ашыруу максатка ылайыктуу эмес деп ойлойм.

Экинчиден, субсидиялоо саясаты технологиянын өнүгүү мыйзамына жооп бериши керек, ал эми энергиянын тыгыздыгын жакшыртуу өтө тез болбошу керек, жыштык боюнча өзгөрбөшү керек, бул менин Финансы министрлигине сунушум. Үчүнчүдөн, мүмкүн болушунча эртерээк электр унаа коопсуздук жылдык текшерүү спецификациясын ишке киргизүү. Ошол эле учурда, электр унаа кырсыктарын жакшыраак чечүү жана талдоо үчүн, электромобилдердин кара кутусу болгону жакшы.

Ошол эле учурда аккумулятордун таңгагында өрт коопсуздугу интерфейси болушу керек. Азыркы учурда, батареянын пакети абдан өлүп, өрт өчүрүү кыйынчылыкка алып келет, бул туура. Коомдук коопсуздук министрлиги.

Акыр-аягы, мен батареянын коопсуздугу аккумулятордук технологиянын революциялык жетишкендиктеринин биринчи негизги пункттары деп ойлойм. Бул ошондой эле таза электр унааларынын иштешин жакшыртуунун биринчи ачкычы. Батареянын коопсуздугу 10 мүнөт, 300 километрден ашык жол сыяктуу тоскоолдуктарды жаратуучу технология болуп калат.

Электр тез заряддоо технологиясы батареянын коопсуздугуна кыйынчылыктарды алып келет. Чыңалуу 300 Втан 600 В, ал тургай 800 В чейин жогорулайт. Мунун баары коопсуздукка тиешелүү жана келечекте таза электр унааларындагы негизги согуш талаасындагы атаандаштык.

Бул коопсуздук электр унаалар туруктуу өнүгүүнүн жашоо линиясы деп айтууга болот.