Għaliex il-batterija tal-jone tal-litju tal-vettura elettrika tisplodi, tista &39;t-teknoloġija tevitaha?

Awtur: Iflowpower - Fornitur Portable Power Station

Qed nidħlu fl-era l-ġdida tar-rivoluzzjoni tal-enerġija, iżda meta nkomplu ninjoraw il-futur sabiħ tal-enerġija elettrika, mhux se tinkwieta, il-batterija tal-jone tal-litju hija sigura? Aċċidenti ta &39;splużjoni kkawżati minn batteriji tal-karozzi elettriċi: Għaliex Xinhua.com iħossu frekwenti f&39;dawn l-aħħar snin f&39;dawn l-aħħar snin? Kemm jekk huma karozzi elettriċi jew power stations tal-ħażna, int inseparabbli minn apparat ewlieni - batterija. Kważi l-vetturi elettriċi kollha u aktar minn 70% tal-power stations tal-ħażna tal-enerġija kimika huma kollha batteriji tal-jone tal-litju, li hija l-batterija użata fit-telefowns ċellulari u l-laptops tagħna.

Peress li l-batterija tal-jone tal-litju teċċella l-portabbiltà tal-enerġija elettrika, l-iżvilupp tal-era tal-informazzjoni tagħna huwa msaħħaħ. Għalhekk, hemm tliet xjenzati li kkontribwew l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-batterija tal-jone tal-litju għall-Premju Nobel Kimika. Grazzi għall-iżvilupp ta &39;batteriji tal-jone tal-litju, ix-xena tal-użu hija qrib ħafna, il-mowbajl tagħna, il-kamera u l-headphones Bluetooth għandhom ikunu dan, imma għaliex hija applikata għal karozzi elettriċi, il-batterija tal-jone tal-litju ġrat tant inċidenti? Din fil-fatt hija problema ta&39; probabbiltà.

Pereżempju, batterija importata użata f&39;vettura elettrika importata hija biss miljun, iżda 8,000 batterija bħal din għandhom jiġu installati fuq karozza, li hija ekwivalenti għal 10,000 batterija biex tinstalla 1250 vettura elettrika. Jiġifieri, fit-teorija 1250 vetturi elettriċi, hemm batterija fil-karozza jista &39;jkollhom inċident. Jekk dan l-inċident jappartjeni għall-ħruq tal-batterija jew livell ta &39;splużjoni, huwa possibbli li tikkawża reazzjoni katina li fiha l-batterija madwaru, u b&39;hekk tikkawża inċident ta&39; ħruq ta &39;vettura elettrika.

L-istess jgħodd għall-akkomodazzjoni fl-istazzjon tal-enerġija tal-ħażna tal-enerġija, meta mqabbel ma &39;vettura elettrika biex taħżen 50 sa 100 grad, il-korp tal-kontenitur ta&39; batterija ġeneralment jista &39;jaħżen 1000 grad, u power station tal-ħażna tal-enerġija medju kbir ħafna drabi huwa għexieren ta&39; għexieren Ġbir ta &39;tali kontenituri tal-batterija tal-ħażna tal-enerġija. Huwa mifhum li batterija bħal din fuq skala kbira tintuża, kultant kultant isseħħ. Min-naħa l-oħra, il-kombustjoni ta &39;vetturi elettriċi u impjanti tal-enerġija tal-ħażna tal-enerġija, il-konsegwenzi tal-inċidenti tal-isplużjoni huma ovvjament aktar serji minn batteriji tat-telefon ċellulari, u l-miżuri attwali ta&39; protezzjoni min-nar huma kważi impossibbli.

Ovvjament, ma nistgħux ninjoraw din l-aħbar li din l-aħbar tinfirex daqshekk malajr, u l-inċidenti serji li jikkawżaw diżgrazzji kkawżaw impatt soċjali kbir. Għaliex il-batterija tal-jone tal-litju tinħaraq jew saħansitra tisplodi? Il-batterija tal-jone tal-litju hija komponent li fih komponent, li huwa importanti li jikkonsisti f&39;elettrodu pożittiv, elettrodu negattiv, elettrolit u dijaframma. Wara l-iċċarġjar, il-pożittiv tiegħu huwa ġeneralment ossidu tal-metall ta &39;tranżizzjoni, li għandu reżistenza qawwija għall-ossidazzjoni; elettrodu negattiv huwa inkorporat f&39;ammont kbir ta &39;litju, li għandu riduttiv qawwi ħafna.

L-elettrolit huwa ġeneralment esteri organiċi, li għandu l-karatteristiċi ta &39;punt ta&39; tidwib baxx u fjammabbli. Huwa importanti li wieħed jinnota li firecrackers fil-ħajja tagħna huma wkoll mezz li jifhem l-ingredjenti li fihom porvli fis-kubrit (kubrit, formula kimika s) diit (ġebel, kimiku tip KNO3) tliet faħam, li nitrosite huwa aġent ossidanti qawwija, kubrit u faħam huma aġenti li jnaqqas. Wara li barra tingħata aktar minn 120 grad ta &39;stimulazzjoni, ir-reazzjoni li tnaqqas l-ossidazzjoni fil-murtali sseħħ b&39;mod drammatiku, tirrilaxxa ħafna gass u sħana, nar, murtali sploda.

Jista &39;jidher li l-batterija teoretika tal-jone tal-litju għandha reazzjoni redox rilaxxata ħafna, u l-elettrolit kombustibbli intern tagħha wkoll jista&39; jgħin din ir-reazzjoni, u jġib il-konsegwenzi ta &39;ħruq jew saħansitra splużjoni. Kemm hi kbira l-qawwa tal-batteriji tal-jone tal-litju li jaħarqu jew jisplodu? Dawl mill-ħażna ta &39;l-enerġija elettrika tiegħu, 150WH / kg densità ta&39; enerġija enerġija elettrika tal-batterija tal-jone tal-litju ordinarja hija madwar 1/10 ta &39;splużjoni splussiva TNT, densità ta&39; enerġija termali. F&39;dawn l-aħħar snin, ir-riċerka b&39;mod konklużiv, l-elettrodu negattiv pożittiv fl-inċident tal-batterija tal-jone tal-litju jista &39;jseħħ direttament f&39;ċirkostanzi speċjali, jew saħansitra fluwidi ta&39; konċentrazzjoni ta &39;aluminju u ram jistgħu wkoll jipparteċipaw direttament fir-reazzjoni fil-mod ta&39; aġenti li jnaqqsu, u s-sħana tas-sħana għandha tkun ogħla b&39;mod sinifikanti mill-ħażna tal-batterija li tikkorrispondi għall-enerġija.

B&39;mod ġenerali, inċident tas-sigurtà fl-ispazju magħluq, it-temperatura massima tista &39;tilħaq 800 ° C, u batterija tal-jone tal-litju tqila 43.4G tieħu fqigħ tal-isplużjoni ta&39; 5.45 gtnt, u tilħaq l-ekwivalenti TNT 1 / 8.

Ir-raġuni għaliex il-batterija tal-jone tal-litju ma tirrispondix għal reazzjoni redox qawwija iżda hija kontinwament ikkonvertita f&39;enerġija elettrika f&39;reazzjoni elettrokimika, u hija kontinwament konvertita għal enerġija elettrika minħabba li d-dijaframma hija effettivament iżolata fiżikament u Insulazzjoni ta &39;konduzzjoni Elettronika (u eżistenza tal-elettrolit). Madankollu, meta diversi kawżi interni jew esterni jikkawżaw il-falliment tad-dijaframma, allura l-arblu pożittiv u negattiv jiġi kkuntattjat direttament, dan is-short circuit intern iġib l-enerġija elettrika biex tiġi rilaxxata, hemm ħafna sħana u jġib temperatura għolja, ħsara immedjata lis-sistema kimika interna tal-batterija, li tirriżulta fi stabbiltà. li jirriżulta f&39;gassifikazzjoni istantanja ta &39;l-elettrolit, u inkluż l-elettrodu negattiv pożittiv trab tal-materjal attiv li joħroġ id-djar tal-batterija, Ġib il-konsegwenzi ta&39; ħruq jew saħansitra splużjoni, dan il-proċess jissejjaħ sħana barra mill-kontroll (imsejħa TR). Skont l-istatistika ta &39;xeni ta&39; inċidenti ta &39;vetturi elettriċi f&39;dawn l-aħħar snin, il-biċċa l-kbira tal-inċidenti huma "awto-ignition", inkluż wieqfa (skarigu mingħajr batterija), waqt is-sewqan (skarigu tal-batterija) u l-iċċarġjar.

Parti żgħira hija inċident li jseħħ meta sors ta &39;sħana esterna, ħabta, u ħsara taċ-ċirkwit tal-kontroll. "Kombustjoni spontanja" tappartjeni għal telf ta &39;sħana spontanju, dan ta&39; l-aħħar huwa kollettivament imsejjaħ bħala termali barra mill-kontroll ta &39;abbuż termali, abbuż mekkaniku, abbuż elettriku). Għalkemm iż-żewġ tipi ta &39;xenarji huma finalment miġjuba mit-temperatura aħħarija, il-kombustjoni u mekkaniżmi oħra huma simili, hemm differenza kbira fid-diffikultà tat-tnedija tar-riċerka.

Fil-preżent, it-termal barra mill-kontroll taħt l-abbuż huwa kkontrollat ​​mill-kondizzjonijiet ta &39; l-eċitazzjoni. F&39;dawn l-aħħar snin, għamel progress kbir, li bażikament huwa kapaċi jiddeskrivi kwantitattivament il-mekkaniżmi ta &39;diversi kundizzjonijiet ta&39; abbuż u l-mekkaniżmu u perikli sussegwenti. Madankollu, termali spontanju barra mill-kontroll, minħabba l-inkomprensibbiltà kkumplikata tagħha, il-batterija wara termali barra mill-kontroll hija kompletament bil-ħsara, huwa diffiċli li tirkupra s-sitwazzjoni mikro qabel it-telf tas-sħana, issir riċerka diffiċli.

Għaliex huwa diffiċli li wieħed ibassar batterija tal-jone tal-litju termali barra mill-kontroll? Il-kontroll termali spontanju barra mill-kontroll huwa l-akbar ansjetà tas-sigurtà tal-karozza elettrika attwali. Għaliex huwa diffiċli li tipprevjeni? Dan għandu jingħad mill-manifattura tal-batteriji. Jekk kull batterija hija kompletament konsistenti mill-partiċelli tal-materjal tal-mikro elettrodu, id-dijaframma sal-pjanċa makroskopika, il-pakkett tad-djar huwa 100.

000000,000%, li definittivament se jkollu pakkett ta &39;batteriji magħmul minn eluf jew mijiet ta&39; eluf ta &39;batteriji bħal dawn. Karatteristiċi ta&39; sigurtà aħjar. Tista &39;tinnota li mijiet ta&39; espressjonijiet fil-mija hawn huwa daqsxejn differenti, hemm għaxar żerijiet wara, li jirrappreżenta ideali mistennija - batterija fuq skala sħiħa għolja.

Kif inhu magħruf sew, il-konsegwenza tal-inkonsistenza tal-batterija hija li l-batterija tal-prestazzjoni degradata titmermer aktar malajr, xi passivazzjoni hija diżattivata, direttament invalida; hemm ukoll triq parzjalment differenti - short circuits interni u sħana barra mill-kontroll, ħruq, splużjoni. Hemm xi short circuit għal żmien qasir f&39;din il-ħsara? Ir-raġuni hija li dan it-tħassir huwa bil-mod ħafna u s-sinjal tal-vultaġġ estern mhuwiex ovvju. It-tieni hija li l-batterija qed tidħol direttament fil-kontroll termali distruttiv barra mill-kontroll fi ftit minuti, il-batterija hija kompluta, l-evidenza ma tistax tiġi rintraċċata, li wkoll tagħmel dan il-qasam Progress tar-riċerka.

Jissimulaw b&39;mod tassew preċiż ċirkwiti qosra għal żmien qasir, għadha problema. Barra minn hekk, il-batterija hija simili għal kaxxa sewda, għalkemm nistgħu nużaw xi spettrometri elettrokimiċi u mezzi tekniċi CT in situ biex jimmonitorjaw il-bidliet individwali tal-batterija u l-mikrostruttura interna, iżda ma nistgħux inbassru liema għexieren ta &39;miljuni ta&39; batteriji Se jkun studju metikoluż f&39;"mewt f&39;daqqa" f&39;diversi xhur jew wara diversi snin. Kull batterija hija kważi l-ebda riskju awto-inventiv, iżda li hija "mewt f&39;daqqa" wara nofs sena jew tliet snin wara jew fix-xitwa Chen, li tikkawża inċident ta &39;ħruq fuq skala kbira? Huwa diffiċli li wieħed ibassar issa.

Dan huwa simili għall-kuntrarju tal-ġisem tagħna? Parametri tal-materjal tal-batterija u proċessi tal-manifattura Simili għall-ġeni tagħna, is-sistema ta &39;ċarġ u skariku tal-batterija hija bħad-drawwiet tal-ikel tagħna, bidliet fit-temperatura ambjentali tal-użu tal-batterija bħall-ambjent li qed jikber. Bit-tkabbir, dejjem hemm xi ġisem tan-nies, se jkun hemm infjammazzjoni fit-tul jew leżjonijiet vaskulari aktar serji, b&39;hekk żvilupp possibbli f&39;kanċer jew jikkawża puplesija fi żmien qasir, li huwa simili għall-short circuit tal-batterija u termostat sussegwenti. Jekk ikollna l-abbiltà li nwettqu monitoraġġ f&39;ħin reali fuq is-saħħa ta &39;kull persuna 24h fuq id-dinja, nistgħu niskopru anormalità u niddisponu mill-kanċer u puplesija, iżda dan ovvjament mhux attwali.

Bl-istess mod, aħna wkoll diffiċli biex iġorru l-aktar monitoraġġ komprensiv f&39;ħin reali ta &39;kull batterija, issa kapaċi jiġbor modulu li jagħmel għexieren ta&39; batteriji biex jimmonitorjaw il-vultaġġ u t-temperatura ġenerali, u dan huwa spontanju mill-istudju u l-prevenzjoni ta &39;ċelluli tal-batterija Ir-rekwiżiti ta&39; termali barra mill-kontroll huma ovvjament vojt. Ħaġa waħda li tista &39;tiġi ddeterminata hija li tittejjeb il-prestazzjoni konsistenti tal-batterija biex ittejjeb is-sigurtà u l-affidabbiltà tal-pakkett tal-batterija. Madankollu, il-konsistenza perfetta ma tistax issir, il-partiċelli tal-batterija sustanzi attivi pożittivi u negattivi, kull waħda mill-forom, kundizzjonijiet tal-wiċċ, difetti, eċċ.

tal-batterija, sakemm ir-riżoluzzjoni tkun għolja biżżejjed, tista &39;tidher. Minbarra l-materja prima, il-preparazzjoni tal-batterija tinvolvi għexieren ta &39;proċessi kumplessi, li jridu jżommu l-batterija konsistenti diffiċli ħafna. Għalkemm l-investiment qawwi tal-industrija tal-batteriji tal-jone tal-litju huwa issa sabiex tinkiseb preċiżjoni ogħla tal-ipproċessar, in-numru ta &39;materja prima u proċessi ta&39; preparazzjoni kumplessi ta &39;batteriji tal-jone tal-litju jagħmlu konsistenza biex issir kompitu li ma jintemm qatt.

Karozzi elettriċi naturalment se jkomplu jiżviluppaw, pajjiżna se jkompli jippromwovi t-teknoloġija tal-ħażna fuq skala kbira fis-sistemi tal-enerġija. Skont l-istatus quo tal-istruttura tal-enerġija fiċ-Ċina, il-vetturi elettriċi għandhom rwol importanti fl-istrateġija tal-enerġija għal żmien medju u fit-tul ta &39;pajjiżi u l-iżvilupp sostenibbli futur. Nemmen li bl-iżvilupp mgħaġġel kontinwu tas-sistema tat-teknoloġija tal-batterija, l-affidabbiltà u s-sigurtà tagħha se jitjiebu b&39;mod sinifikanti fil-5-10 snin li ġejjin.

Madankollu, jipprevjenu kompletament l-inċident tal-ħruq tal-batterija tal-jone tal-litju, kważi impossibbli. Naturalment, fil-każ tar-rispett tar-realtà oġġettiva, hemm ħafna modi kif tittejjeb is-sigurtà. L-ewwel hija t-teknoloġija innovattiva ta &39;twissija, bħar-rapport reċenti ta&39; Stanford University tal-qbid sensittiv tas-sinjal tal-idroġenu jista &39;jimbotta t-twissija tal-batterija tal-jone tal-litju termali barra mill-kontroll, li huwa biżżejjed biex jaħrab il-persunal fuq il-karozza elettrika.

Barra minn hekk, it-teknika "awtossika" tal-batterija hija wkoll aktar effettiva, u l-mekkaniżmu tagħha huwa meta l-batterija tiġġenera termali barra mill-kontroll, xi kimiċi speċjali jistgħu jiġu rilaxxati biex passivate "痪" ġewwa l-batterija, tinterrompi l-katina ta &39;kontroll termali barra. Rigward is-sigurtà tal-batterija tal-jone tal-litju, tiżviluppa b&39;mod vigoruż teknoloġija innovattiva u effiċjenti għat-titjib tas-sikurezza, ittejjeb kontinwament il-konsistenza tal-manifattura tal-batterija. Ġurnata waħda, dan it-tip ta &39;aħbarijiet "splussivi" ma jibqgħux jidhru f&39;ħajjitna, nistgħu nużaw vetturi elettriċi b&39;serħan tal-moħħ.

Rikonoxximenti: Grazzi għall-Università Tsinghua, Wang Li u l-Vetturi Kulleġġ, Feng Xunning, żewġ għalliema, fornuti lill-materjali rilevanti u diskussjonijiet utli.