Akademik z Ouyang Minggao: Tri funkcie a štyri spôsoby riadenia tepelného výkonu batérie

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

Akademik Čínskej akadémie vied, profesor Ouyang Minggao, Univerzita Tsinghua, moja krajina. Bezpečnosť batérií má veľmi dôležitú aplikačnú hodnotu v doprave a moderné cestovanie, najmä v oblasti energetickej bezpečnosti, je tiež celosvetovým zameraním. Ministerstvo energetiky USA (DOE) a Nemecký vedecký inštitút (BMBF) a príbuzní medzinárodne uznávaní vedci spustili medzinárodný seminár o bezpečnosti batérií (IBSW), ktorý pokračoval v roku 2015 na Mníchovskej univerzite v Nemecku, v roku 2017 v Sandia National Experiment v Spojených štátoch.

Room, úspešne uskutočnil prvý a druhý medzinárodný seminár o bezpečnosti batérií (IBSW). Dňa 7. októbra 2019 sa v Pekingu konal 3. medzinárodný seminár o bezpečnosti batérií. Valné zhromaždenie, ktoré organizovalo Laboratórium bezpečnosti batérií Univerzity Tsinghua, témou stretnutia je „bezpečnejšia vysoko špecifická batéria pre elektrické vozidlá“.

Na stretnutí, akademik Čínskej akadémie vied, profesor Ouyang Minggao, Univerzita Tsinghua, zverejnil hlavný prejav, v ktorom predstavil „Výskum bezpečnosti motorovej lítiovej batérie univerzity Tsinghua“. Obsah je usporiadaný takto: dámy, páni, všetci sú dobrí! Som z Tsinghua University. V prvom rade predstavujeme výskumnú skupinu nového energetického systému našej univerzity v Tsinghua.

Od roku 2001 sme od roku 2001 kľúčovým špeciálnym výskumným a vývojovým tímom národných nových energetických vozidiel a je tiež vedúcim tímom v Číne a Spojených štátoch. Náš tím je dôležitý pre niekoľko výskumov vrátane napájacích lítiových batérií, palivových batérií a hybridnej energie. Pokiaľ ide o napájanie lítiovej batérie, je dôležité, aby sme robili bezpečnosť; je dôležité, aby sme dosiahli trvanlivosť palivových batérií; z hľadiska hybridu je pre nás dôležitá kontrola emisií spaľovacieho motora.

Takže toto sú tri dôležité body, na ktoré sa zameriavame. Dnes som vám dal dôležitý úvod k výsledkom nášho výskumu v oblasti bezpečnosti. Laboratórium bezpečnosti batérií univerzity Tsinghua bolo založené v roku 2009.

Dôraz je kladený na bezpečnosť batérie. Konkrétne ide o to, že teplota batérie sa vymkla kontrole. Tu nás zoznámim s pokrokom v oblasti tepelnej nekontrolovateľnosti.

Každý chápe, že bezpečnosť je problémom zamerania sa na elektrické vozidlá a existujú rôzne dôvody, ktoré spôsobujú bezpečnostné nehody. Akonáhle je v batérii indukovaná tepelná nekontrolovateľnosť, celý batériový systém sa rozšíri a nakoniec dôjde k nehode. Toto sú niektorí z našich partnerov v oblasti bezpečnosti batérií, vrátane medzinárodne významných výrobcov automobilov a významných výrobcov batérií, ako aj významných výrobcov automobilov a dôležitých výrobcov batérií v Číne a tiež poskytujeme licencie na patenty duševného vlastníctva, domáce a zahraničné spoločnosti atď.

Toto je naše laboratórium bezpečnosti batérií. Včera naše laboratórium navštívilo mnoho účastníkov. Vitajte všetkých na návštevu a výmenu.

V našich laboratóriách pre bezpečnosť batérií existuje séria testovacích metód, čo je výraznejší experiment s tepelnou mimokontrolou s ARC až mimo kontroly. Sme svetovou jednotkou v ARC experimentoch na veľkokapacitných lítiových batériách. Po veľkom počte experimentálnych štúdií sme zhrnuli tri charakteristiky tepelnej nekontrolovateľnosti batérie, teploty samovoľného horúceho štartu T1, tepelnej nekontrolovanej spúšte T2, teplotnej nekontrolovanej maximálnej teploty T3, tiež sme vykonali veľa typov testov napájacej lítiovej batérie, v súlade s týmto zákonom.

T2 je najkritickejšie, to, čo reaguje T1, je jasnejšie, zvyčajne sa začína film SEI, T3 závisí od celkovej entalpie reakcie, T2 nie je veľmi jasný, ale je tiež najkritickejší, prečo dochádza k pomalému nárastu Teplo náhle spôsobí prudký ohrev a rýchlosť zdvíhania môže dosiahnuť 1000 stupňov za sekundu alebo viac, čo je kľúč k príčine tepla. Preto pri skúmaní T2 existujú tri dôležité dôvody. Prvý je jasnejší, je to vnútorný skrat.

Súvisí to v konečnom dôsledku s bránicou, ktorá je skratovaná. K dispozícii je tiež novo nedovolené pozitívne uvoľňovanie kyslíka z materiálu, lítium lítium, sumarizuje pozitívny limit kyslíka, záporné lítium, kolaps bránice, tieto tri dôvody sú v konečnom dôsledku hlavným dôvodom vzniku T2. Nižšie uvádzam tri mechanizmy spomenuté vyššie k mechanizmu a postupu tepelnej kontroly mimo kontroly, vrátane prvého, vnútorného skratu a skratu našej kontroly, je BMS.

Po druhé, tepelná nekontrolovateľnosť a tepelná konštrukcia batérie spôsobená kladným limitom. Po tretie, termostat spôsobený energickou reakciou lítia a elektrolytu a našou kontrolou nabíjania. Ak tieto tri technológie, tieto tri technológie môžu vyriešiť problém tepelnej nekontrolovateľnosti.

Máme posledný trik, ktorým je potláčanie šírenia tepla, musíme pochopiť zákon šírenia tepla, zároveň potláčať šírenie tepla a v konečnom dôsledku predchádzať bezpečnostným nehodám. Dovoľte mi predstaviť vám tieto štyri aspekty: Po prvé, skrat a BMS. Je jasnejšie, že mechanické príčiny, ako je kolízia, mechanické a nakoniec pretrhnutie membrány, alebo dôvod elektriny, prebitia, vetvenia kryštálu lítia, dendritického prepichnutia alebo prehriatia, samozrejme, nakoniec povedie k prehriatiu, prehriatiu môže viesť ku kolapsu membrány, všetky dôvody súvisia so skratom, ale nie je to to isté, proces trvácnosti a pádu membrány topenie.

Takže používame vykurovací kalorimeter a DSC, jeden je vysvetliť jeho mechanizmus z exotermie materiálu, jeden je vykurovať celú jednu batériu z prenosu tepla celej jednej batérie a dostať teplo mimo kontroly experimentálny materiál päty Analyzuje sa tepelný charakter, čo je mechanizmus tepelného mimo kontroly, keď sme rutinou. Vidíme, že roztavenie membrány môže spôsobiť vnútorné skraty, spúšťanie teploty a zrútenie membrány vytvorí T2, čo priamo vedie k vymknutiu kontroly, toto je častejší dôvod. Na analýzu rôznych látok využívame aj množstvo ďalších pomocných prostriedkov, vrátane rôznych metód materiálovej analýzy a metódy tepelnej váhovej a hmotnostnej spektrometrie.

Toto je naša základná metóda analýzy, môžete analyzovať rôzne batérie, rôzne mechanizmy. Toto je prvý a je to aj druh tepelne nekontrolovateľnej metódy, bez ohľadu na to, môžeme urobiť veľa práce z konštrukčného uhla, nie príliš tenký, ale sila je dostatočná, ale stredná Existuje bežný problém so skratom, takže musíme zabrániť vnútorným skratom, musíme študovať skrat, experimenty so skratom sú relatívne zložité, nie je potrebné pristupovať k novým normám, zliatina, vynašli sme batériu s pamäťou, zliatina pamäťová zliatina ostro, spúšťa teplo mimo kontroly. Z literatúry a nášho vlastného výskumu existujú štyri typy dôležitých vnútorných skratov.

Niektoré skraty môžu okamžite viesť k tepelnej strate kontroly, ale niektoré skraty sa pomaly vyvíjajú a niektoré skraty nemusia byť nebezpečné, ale niektoré skraty Bude to veľmi nebezpečné a niektoré skraty sú vždy pomalé a existujú určité vnútorné skraty od spomalenia po mutácie, existujú rôzne typy. Za týmto účelom sme tiež vykonali určitú simulačnú analýzu, tu nebudem podrobne rozpisovať. Stručne povedané, nakoniec sme zistili, že vývojom skratov v type evolúcie bol pokles napätia, prvý proces je dôležitý na zníženie napätia.

Bude to nárast teploty v druhej časti a nakoniec sa vytvorí teplo mimo kontroly. Takže o tomto pomalom, mali by sme v prvom procese, to znamená, že v štádiu poklesu napätia ho zistiť, vyriešiť problém, vyzdvihnúť ho, aby sa zabránilo ďalšiemu zhoršovaniu, toto je náš algoritmus na detekciu vnútorného skratu, toto je algoritmus pre sériovú sadu batérií, vrátane prvého analyzovaného z hľadiska konzistencie napätia a pokles napätia batérie, čo naznačuje, že táto batéria môže mať vnútorný skrat. Ale ak nemôžete potvrdiť, pridajme teplotu.

Ak ste sa po evolúcii zmenili, pridávame senzor horľavých plynov, takže existuje spôsob, ako spomaliť a zmutovať. Napríklad konzistentnosť identifikácie napätia sériového akumulátora, konkrétny algoritmus neuvádzam. Môžete jasne vidieť, že batéria, ktorá je pod napätím, môže byť zrejmá.

Samozrejme, musíme vykonať sériu inžinierskych metód a existuje jednoduchý algoritmus, ktorý nestačí. K posúdeniu je potrebné pripojiť aj relevantné skúsenosti z mnohých projektov, toto je databáza, preto volíme spoluprácu s firmou. Skrátka, z tejto oblasti, ako je mikroskrat, vieme kvôli rýchlemu nabíjaniu dobre zapáliť, pretože batéria sa pri nabíjaní a vybíjaní zdeformuje, bude sa namáhať, čo spôsobí náhle zhoršenie mikroskratu, ako sú ľudské cievy Plaketa vo vnútri, zrazu je trombóza lis, ak použijeme napätie a teplotu, je to vidieť, keď je to príliš pomalé,

Ako postupovať? Musíme použiť tento plynový senzor, ktorý dokáže vykonať varovanie pred tepelným neovládaním aspoň 3 minúty vopred. Stručne povedané, vyvíjame systém správy batérie novej generácie založený na týchto algoritmoch. Druhá časť je druhý mechanizmus, ktorý sme práve povedali, je to len skrat? Existujú nejaké tepelné straty bez vnútorného skratu? V skutočnosti nedochádza k žiadnemu vnútornému skratu, vďaka ktorému by sa teplo vymklo kontrole.

Ako sa membrána neustále zvyšuje, obsah niklu v trojčlennom materiáli kladnej elektródy sa neustále zvyšuje, jeho uvoľňovacia teplota sa neustále znižuje, to znamená, že tepelná stabilita materiálu kladnej elektródy sa zhoršuje, ale naša membrána bude stále lepšia a lepšia, tak slabá Spoj sa pomaly stáva kladným materiálom. Toto je experiment, ktorý sme urobili, nie je tam žiadny skrat, je tam teplo mimo kontroly, odstraňujeme elektrolyt, je tam teplo mimo kontroly, a môžete to vidieť zo stredu, je tam hrot bez tepla, toto je pozitívny a negatívny v jednom kuse, úplne dokončený Pozitívny a negatívny prášok je umiestnený v kuse, je tu dramatický vrchol uvoľňovania, to je dôvod, prečo sa spustil. Konkrétne, kde je horúci vrchol? Pozitívna zmena fázy materiálu elektródy, voľný kyslík.

Pozrite sa na vrchol Holandska, keď sa skombinuje pozitívna a negatívna elektróda, negatívna elektróda sa oxiduje. Ak nie je žiadny vrchol, je uzavretý, dokazuje, že teplo generované z pozitívnej heterogenézy a negatívnej elektródovej reakcie. Aký je teda tento mechanizmus? Je to výmena materiálu kladnej a zápornej elektródy, čo je kladný koniec kyslíka na zápornú elektródu, aby sa vytvorila dramatická reakcia, ktorá spôsobila, že sa teplo vymklo kontrole.

Pokiaľ ide o tepelnú nekontrolovateľnosť vnútorného skratu, môžeme zostaviť model podľa všetkých vedľajších účinkov len všetkých vedľajších účinkov. Prostredníctvom viacrýchlostného skenovania DSC možno v tejto metóde vypočítať reakčnú konštantu všetkých vedľajších reakcií, samozrejme, pomocou určitej metódy, nakoniec v kombinácii so šetrením energie môže ochrana kvality vypočítať celý proces tepelného mimo kontroly a môže byť dobre vykonaná v experimente. Týmto spôsobom sa môžeme vyvinúť zo súvisiacich skúseností k vývoju dizajnu založeného na modeli, samozrejme, existuje veľa databáz, žiadna databáza nie je, to je reakcia reakcie rôznych materiálov a vzťah tepla.

Na základe databázy musíme samozrejme zlepšiť materiály, kľúčové vylepšenia si myslím, že dve, jedno je zlepšenie pozitívneho materiálu, jedno je elektrolyt. V prvom rade môžeme zvýšiť teplotu kyslíka z polysantialu na monokryštál a je vidieť, že charakteristiky tepelnej nekontrolovateľnosti sa zmenili. Napríklad používame vysoko koncentrované elektrolyty, je to tiež cesta.

Samozrejme, každý môže preskúmať pevnejšie elektrolyty. Pevné elektrolyty sú veľmi zložité. Veríme, že samotný koncentrát má dobrú vlastnosť.

Napríklad jeho tepelná hmotnosť klesla a exotermická sila klesla. Z tohto stredu to môžeme vidieť a pozitívum nereaguje s elektrolytom, pretože naša nová kvalita elektrolýzy je DMC, DMC je 100 stupňov Bola odparená. To je to, čo veríme, že ďalší krok elektrolytu je viac než len tuhé elektrolyty, viac je z prísady elektrolytu, vysoko koncentrovaného elektrolytu a môžu byť nové elektrolyty.

Časť III, o lítiu a kontrole nabíjania. Každý chápe, že to poviem lítium-iónovej batérii. Aká bude bezpečnosť počas celého životného cyklu po zoslabení batérie? Zistili sme, že najdôležitejšími faktormi uprostred bezpečnosti počas celého životného cyklu je analýza lítia, ak nie je stav batérie so znižovaním lítia, bezpečnosť batérie sa nezhorší, jediným dôvodom jej zhoršenia je analýza lítia.

Môžeme nájsť sériu dôkazov, ako je rýchle nabíjanie pri nízkej teplote, rýchle nabíjanie pri nízkej teplote, teplota T2 sa postupne znižuje a k tepelným stratám došlo skôr, ide o útlm kapacity batérie, zo 100 % na 80 %. Očividne zodpovedajú nízkoteplotnému nabíjaniu z novej batérie na starú batériu. Ďalším je rýchle nabíjanie.

Po rýchlom nabití je vidieť, že pokles teploty v T2 klesne na 100 stupňov. Od začiatku novej batérie 200 na viac ako 100 stupňov dochádzalo k tepelným stratám skôr, rýchlejšie. Aký je tento dôvod? Je to tiež lítium lítium, vidíme, že existuje veľa lítia a lítium má málo výrazne.

Analýza lítia má veľké množstvo exotermickej reakcie, takže je to stále lítium, zrážanie lítia bude priamo reagovať s elektrolytom, čo spôsobí veľké zvýšenie teploty, môže priamo vyvolať tepelné straty. Preto musíme študovať lítium, rovnako ako skrat v našej štúdii, ako študovať štúdie lítia? Najprv môžeme vidieť proces lítia. Toto sa nabíja, nabíjanie je ukončené, je vidieť, že lítium sa začína rozbiehať, je tam veľká časť chrbta, to je proces lítia.

Práve teraz je možné vidieť experiment z červenej čiary, toto je aktivované lítium, reverzibilné lítium. Je tu tiež časť smrti, reverzibilné lítium, môže byť znovu vložené a záporná elektróda má nadmerný potenciál a nadmerná nadmerná elektrina štádia sa zvyšuje na 0, čo môže byť reverzibilné na lítium. Samozrejme, mŕtve lítium sa nedá získať.

To nám dáva podnet. Môžeme prejsť procesom reverzibilného lítia na detekciu množstva lítia, napríklad, ide späť tento proces, tento proces zodpovedá platforme na napätí, ktorú sme simulovali a našli túto platformu. Keď sme veľmi nízko, nedochádza k žiadnemu javu, polarizácia normálneho napätia, žiadna táto platforma.

Takže táto platforma je dobrý signál, koniec platformy môžeme určiť diferenciáciou, toto je koniec platformy, ktorý predstavuje množstvo lítia a existuje vzťah s celkovým množstvom lítia, môže predpovedať vzorec. Z experimentov sme tiež zistili, že ide o proces nabíjania, státia. Tiež vidíme, že lítium je vidieť zo stredu, toto je výsledok experimentu.

Takže týmto spôsobom ho nájdeme po nabití, ale toto je výsledok po nabití, nemôžeme ho nechať lítium v ​​procese nabíjania? Schopnosť čo najviac sa vysporiadať s lítiom, to samozrejme vyžaduje, aby sme pomohli nášmu modelu. Toto je zjednodušený model P2D, ktorý sme urobili, môžete vidieť potenciál zápornej elektródy, povedzte, že potenciál zápornej elektródy a lítium lítium, pokiaľ kontrolujeme nadmerný potenciál zápornej elektródy, môžeme zaručiť lítium. Prostredníctvom tohto modelu môžete odvodiť krivku nabíjania lítia, necháme negatívny elektródový potenciál menší ako nula, môžete získať najlepšiu krivku nabíjania lítia.

Na kalibráciu tejto krivky môžeme použiť trojelektródu, čo je náš nabíjací algoritmus. Spolupracovali sme s firmou, na ktorej je jasne vidieť, že pomocou tohto algoritmu je možné plne realizovať lítium, ale toto je kalibračný proces, v priebehu času je predlžovanie výkonu útlmu batérie premenlivé, čo robíme, musíme spätnú väzbu, takže sme poskytli spätnú väzbu riadiacemu algoritmu pre lítium, to znamená, že existuje pozorovateľ, ktorý pozoruje elektródu, to je záporné pozorovanie, to je záporné pozorovanie lítia. matematický model. Toto je veľmi podobné nášmu SOC, máme algoritmus pozorovateľa, máme spätnú väzbu o napätí, aby sme mohli vykonávať kontrolu nabíjania lítia v reálnom čase a tiež spolupracujeme so spoločnosťou.

V tomto procese stále máme nejaké výčitky, môžete priamo použiť senzor na negatívnu silu? Preto je ďalším výskumom vývoj tohto senzora s nadmerným potenciálom. Každý rozumie tradičným trom elektródam spomenutým vyššie. Jeho životnosť je obmedzená, nie je možné ho použiť ako senzor a nedávno sme spolupracovali s chemickým systémom.

Tím chemického oddelenia Zhang Qiang, pretože je tímom, ktorý má veľmi príbuzné skúsenosti, prielom v tejto oblasti, náš testovací život môže byť dlhší ako 5 mesiacov, viac ako 5 mesiacov by sa malo použiť, pretože v skutočnosti, keď je aplikácia iba v rýchlom nabíjaní, nie vždy sa používa a stačí 5 mesiacov. Ďalej je naša práca založená na spätnoväzbovom riadení nabíjania negatívneho snímača nadmerného testu. Štvrtá časť, tepelná mimo kontroly, ak nepracujeme vpredu, je to šírenie tepelnej mimo kontroly a naša metóda potlačenia.

Každý chápe, že toto mechanické zneužitie priamo prepichne alebo vytlačí batériu okamžite sformuje výbuch spaľovania, čo je proces šírenia, to je šírenie nášho šírenia. Prvým je test teplotného poľa. Toto je proces šírenia našej paralelnej batérie.

Mechanizmus šírenia procesu je uvedený vyššie. Prečo je to úsek sekcie, pretože keď je prvá batéria termostabilná, bude skratovaná, všetka elektrina Prídu sem, takže spôsobia pokles napätia, ale keď sa rozbije, vráti sa späť, to je charakteristika paralelných tepelných strát. Toto je sériová skupina batérií a sériová skupina batérií je čisto proces prenosu tepla.

To je ina situacia, zaciatok rozkazu, konecne sa rozsiruje, samozrejme, lebo v strede je horenie, nielen prenos tepla, to hned vedie k vybuchnym nehodam, horeniam atd. Toto je proces celého systému, celý proces šírenia PACKu, jeho komunikácia je pravidelná, od D2 najprv po U2, D1 je takmer simultánna, potom iná, toto už v podstate nie je, pretože je tu izolácia, to vyzýva Náš dizajn je stále veľmi dôležitý pre batérie. V súlade s tým je náš zámer samozrejme založený na návrhu simulácie modelu, pretože tento proces je veľmi komplikovaný, ak je veľmi ťažká iba súvisiaca skúsenosť, robíme to.

Každý musí vedieť, ako zobrať parametre simulácie, môžete upraviť parametre, ale počet parametrov je nezmyselný, takže robíme podrobnú štúdiu o parametroch, ako brať parametre je veľmi zručný proces, nebudem tu podrobne, rad metód. S týmto modelovým kalibračným modelom vieme navrhnúť, to je návrh tepelnej izolácie. Batéria je len nedostatočná a má skvelý dizajn.

Existuje tiež určitá izolácia batérie, odvod tepla musí byť všetko možné, to je technológia firewall vyvinutá našimi študentmi, izolácia, odvod tepla, blokovanie cez izoláciu, odvod tepla a tepelná energia, tieto dve spolupráce. Toto je veľa experimentov, toto je experiment celej batériovej jednotky vo voľnej prírode, tradičnej batériovej jednotky, batériovej jednotky s firewallom. Batéria s firewallmi to práve začala, dym je dosť veľký, pomaly, žiadne horenie, žiadne šírenie tepla, tradičné batérie, aby sa nakoniec vytvorilo horúce šírenie a spaľovanie.

Môžeme to prejsť, naozaj si to uvedomiť. Toto je o tejto práci, podieľame sa aj na sérii medzinárodných nariadení. Teraz, keď sme ďalej urobili tento proces je erupcia, komplikovanejšia, teraz sme nepridali simuláciu, model erupcie je samozrejme, ale nie je presný.

Z experimentu je vidieť, že existuje pevné skupenstvo, kvapalné, plynné trojskupenstvo, týmto medziplynným skupenstvom sú niektoré horľavé plyny, ktoré sú palivom, tuhé skupenstvo sú niektoré pevné častice, často tvoriace plamene. Ako postupovať? Jedným z nich je zber pevných častíc, rovnako ako tradičné auto, na zachytávanie pevných častíc cez filter. Druhý je zriedený, nechajte horľavý plyn mimo jeho dosah, to je to, čo teraz robíme.

Nakoniec urobím zhrnutie. Existujú tri procesy tepelnej nekontrolovateľnosti, v ktorých sa vyskytli. V indukcii sú rôzne dôvody v indukcii, povedal som veľa, samozrejme, je tu ďalšia časť nášho kolízneho stroja, nepovedal som, teraz sme pred týmito vecami, tieto veci sú stále Žiadne predpisy nie sú regulované, cítime, že neskôr.

Po druhé, teplotný stav mimo kontroly. Spomenuli sme tri teploty, z ktorých tri dôvody sú tu uvedené. Vo vnútri batérie dochádza k erupcii a požiaru.

Je dôležité určiť stav elektrolytu, teplotu varu elektrolytu. Nakoniec sa šíri, a môžeme sa šíriť, dôjde k náhlemu šíreniu, ako je požiar, ktorý prepuká do pružného ohňa a nakoniec vedie k silnému horeniu, všetky problémy, ktoré sme tu ukázali, je potrebné vyriešiť. .