Почему взрывается литий-ионный аккумулятор электромобиля, и может ли технология предотвратить это?

Автор ：Iflowpower – Поставщик портативных электростанций

Мы вступаем в новую эру энергетической революции, но когда мы продолжаем игнорировать прекрасное будущее электрической энергии, она не будет беспокоиться, безопасна ли литий-ионная батарея? Взрывы несчастных случаев, вызванных аккумуляторами электромобилей: почему Xinhua.com чувствуют себя частыми в последние годы в последние годы? Будь то электромобили или станции хранения электроэнергии, вы неотделимы от ключевого устройства - батареи. Почти все электромобили и более 70% химических электростанций хранения энергии — это литий-ионные аккумуляторы, которые используются в наших мобильных телефонах и ноутбуках.

Поскольку литий-ионный аккумулятор превосходит по портативности электроэнергию, развитие нашей информационной эпохи ускоряется. Таким образом, трое ученых, внесших вклад в разработку технологии литий-ионных аккумуляторов, были удостоены Нобелевской премии по химии. Благодаря развитию литий-ионных аккумуляторов, сцена использования очень близка, наш мобильный телефон, камера и Bluetooth-наушники должны быть ею, но почему ее применяют в электромобилях, литий-ионный аккумулятор стал причиной стольких аварий? Это на самом деле проблема вероятности.

Например, импортная батарея, используемая в импортном электромобиле, стоит всего один миллион, но на автомобиль необходимо установить 8000 таких батарей, что эквивалентно 10 000 батарей для установки на 1250 электромобилей. То есть теоретически 1250 электромобилей, в машине есть аккумулятор, и она может попасть в аварию. Если данная авария относится к уровню возгорания аккумулятора или взрыва, то возможно возникновение цепной реакции, в которой загорится аккумулятор вокруг себя, тем самым вызвав аварию возгорания электромобиля.

То же самое относится и к размещению в электростанции хранения энергии: по сравнению с электромобилем, который хранит от 50 до 100 градусов, контейнер корпуса батареи обычно может хранить 1000 градусов, а средняя по размеру электростанция хранения энергии часто представляет собой десятки десятков таких контейнеров для хранения энергии. Понятно, что такая масштабная батарея используется, изредка случается. С другой стороны, возгорание электромобилей и электростанций, использующих энергию, последствия взрывов явно серьезнее, чем у аккумуляторов мобильных телефонов, и существующие меры противопожарной защиты практически невыполнимы.

Конечно, мы не можем игнорировать эту новость, которая распространяется так быстро, и серьезные инциденты, повлекшие за собой человеческие жертвы, вызвали большой социальный резонанс. Почему литий-ионный аккумулятор может сгореть или даже взорваться? Литий-ионный аккумулятор — это компонентосодержащий компонент, который имеет важное значение и состоит из положительного электрода, отрицательного электрода, электролита и диафрагмы. После зарядки его положительный электрод обычно представляет собой оксид переходного металла, обладающий высокой стойкостью к окислению; отрицательный электрод погружен в большое количество лития, обладающего очень сильными восстановительными свойствами.

Электролитом обычно служат органические эфиры, которые имеют низкую температуру плавления и являются горючими. Важно отметить, что петарды в нашей жизни также являются устройством, которое разбирает ингредиенты, содержащие порох, на серу (сера, химическая формула s) диит (камень, химический тип KNO3) три древесный уголь, из которых нитрозит является сильным окислителем, сера и древесный уголь являются восстановителями. После того, как внешняя сторона подвергается стимуляции более чем в 120 градусов, в петарде происходит резкая окислительно-восстановительная реакция, выделяется много газа и тепла, огнестойкая, петарда взрывается.

Видно, что теоретически литий-ионный аккумулятор имеет сильно выраженную окислительно-восстановительную реакцию, а его внутренний горючий электролит также может способствовать этой реакции, что может привести к последствиям в виде возгорания или даже взрыва. Насколько велика мощность горения или взрыва литий-ионных аккумуляторов? Свет от его запаса электрической энергии, плотность энергии 150 Втч/кг, электрическая энергия обычного литий-ионного аккумулятора составляет около 1/10 от взрывчатого вещества взрыва в тротиловом эквиваленте, тепловой плотности энергии. В последние годы исследования пришли к окончательному выводу, что авария положительного отрицательного электрода в литий-ионной батарее может происходить непосредственно при особых обстоятельствах, или даже концентрированные жидкости алюминия и меди также могут напрямую участвовать в реакции в качестве восстановителей, а теплота нагрева должна быть значительно выше, чем соответствующая энергия хранения батареи.

В целом, при аварии в закрытом пространстве максимальная температура может достигать 800 °C, а тяжелая литий-ионная батарея 43,4G выдерживает взрыв мощностью 5,45 Гтнт, достигая тротилового эквивалента 1/8.

Причина, по которой литий-ионный аккумулятор не реагирует на интенсивную окислительно-восстановительную реакцию, а постоянно преобразуется в электрическую энергию в электрохимической реакции, заключается в том, что диафрагма эффективно физически изолирована и электропроводящая изоляция (и наличие электролита). Однако, когда различные внутренние или внешние причины вызывают отказ диафрагмы, тогда положительный и отрицательный полюса напрямую контактируют, это внутреннее короткое замыкание приводит к высвобождению электрической энергии, возникает много тепла и приводит к высокой температуре, мгновенному повреждению внутренней химической системы батареи, что приводит к стабильности. Отрицательный электролит, положительный электролит, отрицательный электрод и положительный электрод, и даже окислительно-восстановительная реакция, также участвующая в текущей жидкости, мгновенно нагреваются, что приводит к мгновенной газификации электролита и, включая выброс порошка активного материала положительного отрицательного электрода из корпуса батареи, приводит к последствиям возгорания или даже взрыва, этот процесс называется выходом тепла из-под контроля (называемым TR). Согласно статистике аварий электромобилей за последние годы, большинство аварий происходит по причине «самовозгорания», в том числе на стоянке (разрядка аккумулятора без подзарядки), во время движения (разрядка аккумулятора) и зарядки.

Небольшая часть — это авария, которая происходит при внешнем источнике тепла, столкновении и отказе цепи управления. «Самовозгорание» относится к спонтанным потерям тепла, которые в совокупности называются термическими неконтролируемыми воздействиями (термическим, механическим, электрическим). Хотя оба типа сценариев в конечном итоге реализуются под воздействием предельной температуры, горения и других схожих механизмов, существует большая разница в сложности запуска исследований.

В настоящее время тепловой выход из-под контроля при злоупотреблении контролируется условиями возбуждения. За последние годы она достигла большого прогресса, который в принципе позволяет количественно описывать механизмы различных состояний злоупотребления, а также механизм и последующие опасности. Однако спонтанный тепловой перегрев, из-за своей сложной и непостижимой природы, приводит к полному выходу батареи из строя, и восстановить микроситуацию до потери тепла становится затруднительным, что делает исследование трудным.

Почему трудно предсказать выход литий-ионного аккумулятора из-под контроля? Спонтанный выход из-под контроля температуры — самая большая проблема безопасности современных электромобилей. Почему это трудно предотвратить? Это следует сказать еще при производстве аккумуляторов. Если каждая батарея полностью однородна от частиц материала микроэлектрода, диафрагмы до макроскопической пластины, корпус пакета составляет 100.

000000,000%, который обязательно будет иметь аккумуляторную батарею, состоящую из тысяч или сотен тысяч таких батареек. Улучшенные функции безопасности. Вы можете заметить, что выражение сотен процентов здесь немного отличается, здесь есть десять нулей позади, что представляет собой идеально ожидаемое значение - полную шкалу заряда батареи.

Как известно, следствием несоответствия аккумулятора является то, что аккумулятор с ухудшенными характеристиками будет изнашиваться быстрее, часть пассивации будет дезактивирована, напрямую недействительна; есть также частично другой путь - внутренние короткие замыкания и неконтролируемый нагрев, возгорание, взрыв. Есть ли в этом вреде кратковременное короткое замыкание? Причина в том, что этот распад очень медленный и внешний сигнал напряжения не очевиден. Во-вторых, батарея напрямую входит в разрушительный тепловой режим, который выходит из-под контроля в течение нескольких минут, батарея полностью готова, доказательства невозможно отследить, что также делает эту область исследований прогрессом.

Действительно точная имитация кратковременных коротких замыканий все еще остается проблемой. Кроме того, батарея похожа на черный ящик, хотя мы можем использовать некоторые электрохимические спектрометры и технические средства компьютерной томографии in situ для отслеживания изменений в отдельных батареях и внутренней микроструктуре, но мы не можем предсказать, какие десятки миллионов батарей будут тщательно изучены в случае «внезапной смерти» через несколько месяцев или через несколько лет. Каждая батарея почти не представляет собой риска самоизобретения, но что такое «внезапная смерть» через полгода или три года или зимой Чэнь, вызывая крупномасштабную аварию с возгоранием? Сейчас трудно предсказать.

Это как в отличие от нашего тела? Параметры материала батареи и производственные процессы Подобно нашим генам, система заряда и разряда батареи подобна нашим привычкам в еде, использование батареи меняет температуру окружающей среды, как среда выращивания. С ростом организма у некоторых людей всегда будут возникать длительные воспаления или более серьезные сосудистые поражения, что может привести к развитию рака или инсульту в короткие сроки, что похоже на короткое замыкание батареи и последующее срабатывание термостата. Если бы у нас была возможность осуществлять круглосуточный мониторинг здоровья каждого человека на Земле в режиме реального времени, мы могли бы обнаружить отклонения и избавиться от рака и инсульта, но это, очевидно, нереально.

Аналогичным образом, нам также трудно выдержать наиболее полный мониторинг в реальном времени каждой батареи, теперь мы можем собрать модуль, который делает десятки батарей для мониторинга напряжения и общей температуры, и это спонтанно из изучения и предотвращения элементов батареи. Требования теплового выхода из-под контроля, очевидно, являются пробелами. Одной из задач, которую можно решить, является улучшение стабильной работы аккумулятора для повышения его безопасности и надежности. Однако идеальной последовательности достичь невозможно, частицы положительных и отрицательных активных веществ батареи, каждая из форм, состояние поверхности, дефекты и т. д.

батареи, если разрешение достаточно высокое, его можно увидеть. Помимо сырья, изготовление аккумуляторов включает в себя десятки сложных процессов, поэтому сохранение единообразия характеристик аккумуляторов является очень сложной задачей. Хотя в настоящее время крупные инвестиции в отрасль литий-ионных аккумуляторов направлены на достижение более высокой точности обработки, количество исходных материалов и сложные процессы подготовки литий-ионных аккумуляторов делают достижение постоянства задачей, не имеющей конца.

Электромобили, конечно, продолжат развиваться, моя страна продолжит продвигать крупномасштабные технологии хранения энергии в энергетических системах. Согласно текущему положению дел в энергетической структуре Китая, электромобили играют важную роль в среднесрочной и долгосрочной энергетической стратегии моей страны и будущем устойчивом развитии. Я считаю, что благодаря дальнейшему быстрому развитию аккумуляторных технологий их надежность и безопасность значительно повысятся в ближайшие 5–10 лет.

Однако полностью предотвратить возгорание литий-ионного аккумулятора практически невозможно. Конечно, если уважать объективную реальность, то существует множество способов повысить безопасность. Первая — это инновационные технологии оповещения, такие как недавний отчет Стэнфордского университета о том, что чувствительный захват сигнала водорода может вывести из-под контроля литий-ионный аккумулятор, что может привести к потере контроля над персоналом электромобиля.

Кроме того, «самотоксичная» технология батареи также более эффективна, и ее механизм заключается в том, что когда батарея вырабатывает тепло, выходящее из-под контроля, некоторые специальные химические вещества могут высвобождаться для пассивации «痪» внутри батареи, прерывая цепь теплового выхода из-под контроля. Что касается безопасности литий-ионных аккумуляторов, необходимо активно разрабатывать инновационные и эффективные технологии повышения безопасности, постоянно улучшать стабильность производства аккумуляторов. Однажды подобные «взрывные» новости больше не будут появляться в нашей жизни, и мы сможем со спокойной душой пользоваться электромобилями.

Благодарности: Благодарим Ван Ли из Университета Цинхуа и Фэн Сюньнина из Колледжа транспортных средств, двух преподавателей, за предоставление соответствующих материалов и полезные обсуждения.