Чому вибухає літій-іонний акумулятор електромобіля, чи може технологія цьому запобігти?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі

Ми входимо в нову еру енергетичної революції, але коли ми продовжуємо не помічати прекрасного майбутнього електричної енергії, це не хвилюватиметься, чи безпечна літій-іонна батарея? Аварії, викликані вибухами акумуляторів електромобілів: чому Xinhua.com відчуває себе часто в останні роки в останні роки? Будь то електромобілі чи акумуляторні електростанції, ви невіддільні від ключового пристрою – акумулятора. Майже всі електромобілі та понад 70% електростанцій, що накопичують хімічну енергію, оснащені літій-іонними акумуляторами, які використовуються в наших мобільних телефонах і ноутбуках.

Оскільки літій-іонний акумулятор перевершує портативність електричної енергії, розвиток нашої інформаційної ери прискорюється. Таким чином, є троє вчених, які внесли свій внесок у розвиток технології літій-іонних акумуляторів до Нобелівської премії з хімії. Завдяки розробці літій-іонних акумуляторів сцена використання дуже близька, це має бути наш мобільний телефон, камера та навушники Bluetooth, але чому це застосовується до електричних автомобілів, літій-іонна батарея сталася так багато аварій? Насправді це ймовірна проблема.

Наприклад, імпортна батарея, яка використовується в імпортному електромобілі, коштує всього мільйон, але на автомобіль потрібно встановити 8000 таких батарей, що еквівалентно 10 000 акумуляторів для встановлення 1250 електромобілів. Тобто теоретично 1250 електромобілів, є акумулятор в машині, можуть потрапити в аварію. Якщо ця аварія пов’язана із загорянням батареї або рівнем вибуху, можна спричинити ланцюгову реакцію, у якій батарея навколо неї, що спричинить аварію згоряння електромобіля.

Те саме стосується розміщення в електростанції накопичення енергії, порівняно з електричним транспортним засобом для зберігання від 50 до 100 градусів, корпус контейнера батареї, як правило, може зберігати 1000 градусів, а електростанція накопичення енергії середнього розміру часто складається з десятків десятків Колекція таких контейнерів акумулятора для накопичення енергії. Зрозуміло, що такий масштабний акумулятор використовується, час від часу трапляється. З іншого боку, згоряння електромобілів та електростанцій, що накопичують енергію, наслідки вибухів, очевидно, є серйознішими, ніж батареї мобільних телефонів, а поточні заходи протипожежного захисту майже неможливі.

Звичайно, ми не можемо ігнорувати цю новину, оскільки ця новина поширюється так швидко, а серйозні інциденти, які призвели до жертв, спричинили великий суспільний вплив. Чому літій-іонний акумулятор горить або навіть вибухає? Літій-іонна батарея є компонентом, що містить важливий компонент, який складається з позитивного електрода, негативного електрода, електроліту та діафрагми. Після заряджання його позитив, як правило, є оксидом перехідного металу, який має сильну стійкість до окислення; негативний електрод вбудований у велику кількість літію, який має дуже сильну відновну здатність.

Електроліт, як правило, є органічними складними ефірами, які мають характеристики низької температури плавлення та горючі. Важливо зазначити, що петарди в нашому житті також є пристроєм, який перетворює інгредієнти, що містять порох, на сірку (сірка, хімічна формула s) дііт (камінь, хімічний тип KNO3) три деревне вугілля, з яких нітрозит є сильним окислювачем, сірка та деревне вугілля є відновниками. Після того, як зовні дається понад 120 градусів стимуляції, реакція відновлення окислення в петарді відбувається різко, виділяється багато газу та тепла, вогнетривкі, петарди вибухають.

Можна побачити, що теоретична літій-іонна батарея має високу окисно-відновну реакцію, а її внутрішній горючий електроліт також може сприяти цій реакції, викликаючи наслідки горіння або навіть вибуху. Наскільки велика потужність горіння або вибуху літій-іонних батарей? Світло від його накопичення електричної енергії, щільність енергії 150 Вт·год / кг, електрична енергія звичайної літій-іонної батареї становить приблизно 1/10 вибухового вибуху тротилу, щільність теплової енергії. Останніми роками дослідження остаточно показали, що позитивний негативний електрод в аварії літій-іонної батареї може безпосередньо виникнути в особливих обставинах, або навіть концентраційні рідини алюмінію та міді також можуть безпосередньо брати участь у реакції у вигляді відновників, і теплота тепла повинна бути значно вищою, ніж накопичення батареї, що відповідає енергії.

Загалом, безпечна аварія в закритому просторі, максимальна температура може досягати 800 ° C, а важка літій-іонна батарея 43,4G витримує вибух 5,45 gtnt, досягаючи тротилового еквівалента 1/8.

Причина, чому літій-іонна батарея не реагує на інтенсивну окислювально-відновну реакцію, а постійно перетворюється в електричну енергію під час електрохімічної реакції, і вона постійно перетворюється в електричну енергію, оскільки діафрагма ефективно фізично ізольована та має електронну ізоляцію (і наявність електроліту). Однак, коли різні внутрішні або зовнішні причини викликають поломку діафрагми, тоді позитивний і негативний полюси безпосередньо контактують, це внутрішнє коротке замикання вивільняє електричну енергію, є багато тепла та викликає високу температуру, миттєве пошкодження внутрішньої хімічної системи батареї, що призводить до стабільності. Негативний електроліт, позитивний електроліт, негативний електрод і позитивний електрод, і навіть окислювально-відновна реакція, яка також бере участь у поточній рідині, миттєво нагрівається, що призводить до миттєвої газифікації електроліту та в тому числі порошку активного матеріалу позитивного негативного електрода, який викидає корпус батареї. Це призводить до наслідків горіння або навіть вибуху, цей процес називається виходом тепла з-під контролю (іменується TR). Згідно зі статистикою місць ДТП електромобілів за останні роки, більшість ДТП є «самозайманням», у тому числі стоячи (розряд акумулятора), під час руху (розряд акумулятора) та під час зарядки.

Невелика частина - це аварія, яка виникає при зовнішньому джерелі тепла, зіткненні та несправності схеми керування. «Самозаймання» відноситься до спонтанної втрати тепла, останнє разом називається термічним неконтрольованим термічним впливом, механічним впливом, електричним впливом). Хоча ці два типи сценаріїв зрештою викликані кінцевою температурою, горінням та іншими механізмами подібні, існує велика різниця в складності запуску дослідження.

В даний час термічний вихід з-під контролю при зловживанні контролюється умовами збудження. Останніми роками було досягнуто значного прогресу, який, в основному, здатний кількісно описати механізми різних умов зловживання, механізм і наступні небезпеки. Однак спонтанний термічний вихід з-під контролю, через його складну незрозумілість, батарея після теплового з-під контролю повністю пошкоджена, важко відновити мікроситуацію до втрати тепла, стає важким дослідженням.

Чому важко передбачити, що температура літій-іонної батареї вийде з-під контролю? Спонтанний вихід тепла з-під контролю є найбільшою проблемою безпеки нинішніх електромобілів. Чому важко запобігти? Це слід сказати про виробництво акумуляторів. Якщо кожна батарея повністю узгоджується з мікрочастинками матеріалу електродів, діафрагми до макроскопічної пластини, пакет корпусу становить 100.

000000,000%, що точно матиме акумуляторну батарею з тисяч чи сотень тисяч таких батарейок. Кращі функції безпеки. Ви можете помітити, що вирази для сотень відсотків тут дещо інші, позаду стоять десять нулів, що відповідає очікуваному ідеалу – максимальний рівень заряду акумулятора.

Як відомо, наслідком невідповідності батареї є те, що батарея зі зниженою продуктивністю руйнуватиметься швидше, деяка пасивація дезактивована, безпосередньо недійсна; там також частково інша дорога - внутрішні короткі замикання і неконтрольоване тепло, горіння, вибух. Чи є в цій шкоді короткочасне короткочасне замикання? Причина полягає в тому, що це загасання відбувається дуже повільно, а зовнішній сигнал напруги неочевидний. По-друге, батарея безпосередньо потрапляє в руйнівну температуру, яка виходить з-під контролю за кілька хвилин, батарея повна, докази неможливо відстежити, що також сприяє прогресу в цій галузі досліджень.

Справді точна імітація короткочасних коротких замикань, все ще проблема. Крім того, батарея схожа на чорний ящик, хоча ми можемо використовувати деякі електрохімічні спектрометри та технічні засоби комп’ютерної томографії in situ для моніторингу індивідуальних змін батареї та внутрішньої мікроструктури, але ми не можемо передбачити, які десятки мільйонів батарей буде ретельно досліджено в «раптовій смерті» через кілька місяців або через кілька років. Кожна батарея майже не є винахідницьким ризиком, але що таке "раптова смерть" через півроку чи три роки по тому, чи взимку Чен, що спричиняє масштабну пожежу? Зараз важко прогнозувати.

Це несхоже на наше тіло? Параметри матеріалу батареї та процеси виробництва Подібно до наших генів, система заряджання та розряджання батареї схожа на наші харчові звички, використання батареї, зміна температури навколишнього середовища, як середовище вирощування. З ростом, завжди є тіло деяких людей, буде довгострокове запалення або більш серйозні ураження судин, таким чином можливий розвиток раку або спричинення інсульту за короткий час, що схоже на коротке замикання батареї та наступного термостата. Якщо у нас є можливість здійснювати 24-годинний моніторинг здоров’я кожної людини на землі в режимі реального часу, ми можемо виявити аномалію та позбутися раку та інсульту, але це, очевидно, нереально.

Подібним чином нам також важко витримувати найповніший моніторинг кожної батареї в реальному часі, тепер ми можемо зібрати модуль, який виготовляє десятки батарей для моніторингу напруги та загальної температури, і це спонтанно в результаті вивчення та запобігання елементам батареї. Одне, що можна визначити, це покращити постійну продуктивність батареї, щоб підвищити безпеку та надійність акумуляторної батареї. Однак ідеальної консистенції неможливо досягти, частинки батареї позитивні та негативні активні речовини, кожна з форм, стан поверхні, дефекти тощо.

батареї, якщо роздільна здатність достатньо висока, її можна побачити. Окрім сировини, підготовка батареї включає десятки складних процесів, тому дуже важко підтримувати постійність батареї. Хоча значні інвестиції в індустрію літій-іонних акумуляторів тепер спрямовані на досягнення вищої точності обробки, кількість сировини та складні процеси підготовки літій-іонних акумуляторів роблять узгодженість безкінечним завданням.

Електромобілі, звичайно, продовжуватимуть розвиватися, моя країна продовжуватиме просувати широкомасштабну технологію зберігання в енергетичних системах. Відповідно до статус-кво енергетичної структури в Китаї, електромобілі відіграють важливу роль у середньо- та довгостроковій енергетичній стратегії моєї країни та майбутньому сталому розвитку. Я вірю, що з безперервним швидким розвитком технологічної системи батареї її надійність і безпека значно підвищаться в найближчі 5-10 років.

Однак повністю запобігти аварії горіння літій-іонної батареї майже неможливо. Звісно, ​​у разі поваги до об’єктивної реальності є багато шляхів підвищення безпеки. По-перше, це інноваційна технологія попередження, як-от нещодавній звіт Стенфордського університету про чутливе захоплення водневого сигналу, який може вивести з-під контролю тепло літій-іонної батареї попередження, чого достатньо, щоб уникнути персоналу на електромобілі.

Крім того, «самотоксична» технологія батареї також є більш ефективною, і її механізм полягає в тому, що коли батарея генерує неконтрольоване тепло, можуть вивільнятися деякі спеціальні хімічні речовини, щоб пасивувати «痪» всередині батареї, перериваючи ланцюжок перегрівання, що виходить з-під контролю. Що стосується безпеки літій-іонної батареї, енергійно розробляйте інноваційні та ефективні технології підвищення безпеки, постійно вдосконалюйте послідовність виробництва акумуляторів. Одного разу подібні «вибухові» новини більше не з’являться в нашому житті, ми зможемо спокійно користуватися електромобілями.

Подяка: Дякую Університету Цінхуа, Ван Лі та автомобільному коледжу Фен Сюніну, двом викладачам, які надали відповідні матеріали та корисні дискусії.