O'z-o'zidan yonmaydigan quvvat akkumulyatori qanday ishlab chiqariladi?
Bir necha kun oldin CCTV's"Bugun'ning bayonoti" ustun 2017-yilda Samsung Note 4’ning o‘z-o‘zidan yonib ketishi natijasida 4 yoshli qizning yuzi kuyishiga sabab bo‘lganligi haqida xabar berilgan. Samsung'ning mobil telefonlarini hatto o'z-o'zidan yonish muammolari tufayli samolyotlarda olib yurish taqiqlangan.
Agar 3500 mA/soat quvvatga ega mobil telefon akkumulyatorining o‘z-o‘zidan yonishi sizni jarohatlanishingizga olib kelishi mumkin bo‘lsa, u holda 16 kVt/soatdan boshlab maksimal quvvati 80 kVt/soatdan yuqori bo‘lgan sof elektr transport vositalarining o‘z-o‘zidan yonishi oqibatlari yanada dahshatliroq bo‘ladi.
Biroq, Tesla akkumulyatorining avariyasi to'xtatilmagan ko'rinadi. Avvalroq Gonkongda Tesla Model S akkumulyatorida yong‘in sodir bo‘lishi gumon qilingan edi. Mashina 2015 yil sentyabr oyida qo'ngan.
Yaqinda sodir bo'lgan baxtsiz hodisalarga nazar tashlaydigan bo'lsak, modellar asosan 2013-2015 yillarda bozorga chiqarilgan birinchi avlod Model S edi va batareyaning ishlash muddati 4-6 yildan ortiq edi.
& quot;birinchi kuyish" Model S 2013-yil oktabr oyida paydo bo'lgan - Model S haydab ketayotganda shassi o'tkir narsaga urilib ketgan. Keyin mashina signal berdi va egasi mashinani tashlab qochib ketdi. 20 daqiqadan so'ng avtomobil yona boshladi, Model S Ramka yonib ketdi.
Aslida,"Birinchi kuyish" Bunday katta hajmli lityum batareyalarning o'z-o'zidan yonishining dahshatli oqibatlarini noaniq tarzda ochib berdi va asosiy sabab lityum batareyalarni tez zaryadlash va tez chiqarishda yotadi, bu nafaqat batareyaga katta zarar etkazadi, balki batareyaning issiqlik boshqaruviga ham ta'sir qiladi. batareya. Talablar juda yuqori va Model S yuqoridagi ikkita nuqtaga to'liq mos keladi.
Batareya xavfsizligi elektrlashtirish tufayli qulay hayot kechirishimiz uchun asosiy shartdir. Elektr avtomobil akkumulyatorlarining xavfsizligini ta'minlash uchun, mamlakatdan qat'i nazar, akkumulyator ishlab chiqaruvchilari yoki avtomobil ishlab chiqaruvchilari buning uchun juda ko'p ishlarni amalga oshirdilar.
Bugungi kunda qanday turdagi quvvat akkumulyatorlari qo'llanilmoqda va mamlakat, OEMlar va quvvat akkumulyatorlari ishlab chiqaruvchilari elektr transport vositalarining batareya xavfsizligini qanday ta'minlaydi? bu hayot.
Bugungi kunda batareya quvvati
Ko'p yillik rivojlanishdan so'ng, sof elektr transport vositalari va gibrid transport vositalari 2018 yilda to'liq portlashni boshladi. Energiya batareyalari bozoridagi javob quvvat akkumulyatorlarini etkazib berishning doimiy o'sishidir.
O'z-o'zidan yonmaydigan quvvat akkumulyatori qanday ishlab chiqariladi?
2018-yilning dastlabki 10 oyida quvvat akkumulyatorlarini yetkazib berish 2017-yildan oshib ketdi, o‘tgan yilning shu davriga nisbatan o‘sish 84 foizdan oshdi va umumiy o‘rnatilgan quvvat 56,89 GVt/soatga yetdi.
2019-yilda eski OEM-lardan yangi energiya modellarining uzluksiz ishga tushirilishi va yangi quvvatli avtomobil kompaniyalarining yetkazib berilishi bilan bu raqam 2019-yilda o‘sishda davom etishi kutilmoqda.
Hozirgi vaqtda bozorda yangi energiya vositalarida ishlatiladigan asosiy batareyalar eng keng tarqalgan uchlik lityum batareyalar, xavfsiz va barqaror lityum temir fosfat batareyalari va Toyota' eksklyuziv nikel-metall gidridli batareyalardir.
2017-yilgacha bo‘lgan elektr transport vositalarini solishtirsak, quvvatli akkumulyatorlarning energiya zichligi 103,3 Vt/kg dan 142,4 Vt/soat/kg gacha ko‘tarilganini va mamlakat 2020 yilga borib 300 kVt/soatni tashkil etishni maqsad qilganini aniqlash mumkin. quvvat akkumulyatorlarining energiya zichligining katta o'sishi uchlik lityum batareyalarni keng qo'llashda yotadi.
Uchlik quvvatli lityum batareyalardan foydalanadigan transport vositalariga 3-model, Corolla e+, BYD Yuan EV va boshqa koʻplab yangi energiya modellari kiradi.
O'z-o'zidan yonmaydigan quvvat akkumulyatori qanday ishlab chiqariladi?
Uchlik lityumning afzalligi uning yuqori energiya zichligidadir. Hozirgi vaqtda eng ilg'or Tesla va Panasonic batareyalari 300 kVt / kg ga, CATL va BYD esa 200 kVt / kg ga yetishi mumkin. Hozirgi vaqtda uchlik lityum batareya materiallari hali ham takomillashtirish uchun juda ko'p joylarga ega. . Biroq, xavfsizlik ko'rsatkichlari va batareya aylanishi lityum temir fosfat batareyalari kabi yaxshi emas va ular davlat tomonidan yo'lovchi transport vositalarida foydalanish taqiqlangan.
Bozor ulushi faqat uchlik lityumdan keyin lityum temir fosfatli batareyalardir. Ajoyib xavfsizlik ko'rsatkichlari tufayli ular asosan tijorat avtomobillarida qo'llaniladi. Ayni paytda ko‘chalarda harakatlanuvchi elektrobuslar asosan litiy-temir-fosfat akkumulyatorlaridan foydalanadi.
Uchlik lityum batareyalar bilan solishtirganda, elektrolitlar uchuvchanligi 200 daraja Selsiyda sodir bo'ladi, bu o'z-o'zidan yonishga moyil bo'ladi. Lityum temir fosfat batareyalarida bu muammo faqat 800 daraja Selsiyda bo'ladi. Biroq, hozirgi vaqtda eng yuqori batareya zichligiga ega bo'lgan BYD atigi 150 kVt/soatga yetishi mumkin. Lityum temir fosfat batareyalaridan foydalangan BYD Dynasty seriyasi ham uchlik lityum batareyalarga o'tdi.
Endi lityum temir fosfat batareyalarining energiya zichligi nazariy chegaraga yaqin bo'lsa, yaxshilanish uchun juda ko'p joy yo'q. Bundan tashqari, -10 darajadan pastroqda 100 marta zaryadlangandan so'ng sig'im 20% dan kamroq kamayadi va sovuq muhitda foydalanish asosan qiyin.
Toyota'ning eksklyuziv nikel-metall gidridli akkumulyatorlariga kelsak, xavfsizlik va ishonchlilik ko'p yillar davomida sinovdan o'tgan bo'lsa-da, ko'p yillik foydalanishdan keyin batareya xavfsizligi bilan bog'liq baxtsiz hodisalar sodir bo'lmagan. Biroq, Toyota bu borada juda ko'p patent to'siqlarini o'rnatdi, bu esa boshqa ishlab chiqaruvchilarning foydalanishini qiyinlashtirdi.
Ni-MH batareyalarining aylanish vaqtlari juda past va faqat past zaryad va kam zaryadsizlanish davrlari mumkin. Toyota Prius akkumulyatorni 40% dan 60% gacha quvvatda ushlab turadi. Bundan tashqari, energiya zichligi lityum temir fosfat batareyalaridan ham pastroq, shuning uchun uni gibrid modellarda va sof elektr modellarida ishlatish mumkin emas. Toyota' gibrid modellari va sof elektr modellari ham uchlik lityum batareyalardan foydalanadi.
Uchlik lityum batareyalar va litiy-temir fosfat batareyalarining keng bozor ulushiga tayangan holda, CATL 2018-yilda yetkazib berishlari Tesla va Toyota va boshqa sof elektr gibrid modellariga tayangan Panasonic va asosan o‘z modellarini yetkazib beruvchi BYD’ni ortda qoldirdi. Ichki bozorda 41,3% bozor ulushiga ega bo'lgan jo'natmalar bo'yicha chempion bo'lishga intilmoqda.
Biroq, energiya zichligi va narxi bo'yicha ular hali ham Panasonic, LG va boshqa yapon va koreys batareyalari bilan solishtirganda noqulay ahvolda. Mavjud bozorni subsidiyalarni qisqartirgandan keyin saqlab qolish mumkinmi, hali ham savol belgisi. Albatta, BMW kompaniyasining akkumulyator bo'yicha hamkori sifatida men CATL arzonroq narxlar va sifatli mahsulotlarni ishlab chiqish uchun etarli kuchga ega ekanligiga ishonaman.
Lityum-ion batareyalar qanday yonadi
Xo'sh, quvvat akkumulyatorlarining tasnifi va o'tmish va hozirgi haqida gapirgandan so'ng, endi' eng katta bozor ulushiga ega lityum batareya haqida gapiraylik, nima uchun olovni olish juda oson.
Lityum batareyalar olovining manbai termal qochib ketadi.
Lityum batareyalarning haddan tashqari qizishi va o'z-o'zidan yonishining asosiy sabablari ichki va tashqidir. Ichki sabab asosan batareyaning qarishi va tashqi sabablar asosan: ponksiyon, to'qnashuv, qisqa tutashuv, tashqi qizib ketish va yuqori quvvatli zaryadsizlanish va ortiqcha zaryadlash.
Lityum batareyalar musbat elektrod, manfiy elektrod va faqat lityum ionlarining o'tishiga imkon beruvchi ajratgichdan iborat. Batareya ish paytida issiqlik chiqaradi. Harorat ma'lum bir haroratga ko'tarilganda, diafragma termal yopiladi, lityum ionlarining o'tishiga to'sqinlik qiladi, batareyaning ijobiy va salbiy elektrodlarini izolyatsiya qiladi, reaktsiyani to'xtatadi va batareyaning haddan tashqari qizib ketishiga yo'l qo'ymaydi.
Biroq, diafragma ma'lum bir haroratdan keyin yorilib, himoya ta'sirini yo'qotadi. Tashqi issiqlik diafragmaning yorilishi yoki teshilishi yoki to'qnashuvi kabi jismoniy shikastlanishga olib kelganda yoki hatto qarigan salbiy elektrod natijasida hosil bo'lgan litiy ion kristali diafragmani teshsa, diafragma musbat va salbiy elektrodlarni ajrata olmaydi. batareyada ichki qisqa tutashuv paydo bo'ladi.
Ichki qisqa tutashuv tufayli batareya musbat va salbiy elektrodlar o'rtasida katta maydonli kontaktga ega va shiddatli reaksiyaga kirishib, juda ko'p issiqlikni chiqaradi va bu jarayon kuchayishda davom etadi va harorat ko'tariladi.
Lityum batareyalarda ishlatiladigan elektrolitlar yuqori haroratlarda barqaror emas. Yuqori haroratlarda uchuvchanlikdan tashqari, gaz hosil bo'lishi batareyaning kengayishiga va yorilishiga olib keladi, bu esa ichki qisqa tutashuvni kuchaytiradi. Muayyan haroratga erishgandan so'ng, bir qator parchalanish reaktsiyalari sodir bo'ladi va ko'p miqdorda Issiqlik, bu issiqlik reaktsiyaning yanada kuchayishiga olib keladi va oxir-oqibat o'z-o'zidan isitish effektini keltirib chiqaradi.
Lityum batareyada turli sabablarga ko'ra ichki qisqa tutashuv mavjud bo'lsa, chiqarilgan issiqlik qolgan batareyaning zanjirli reaktsiyasini keltirib chiqarishi mumkin, bu esa oxir-oqibat termal qochib ketishning katta maydoniga olib keladi.
Lityum batareyalarda ishlatiladigan elektrolit uchuvchan va yonuvchan organik erituvchi bo'lib, u termal qochib ketganda yonishi mumkin. Nihoyat paydo bo'lgan narsa xuddi bir nechta Model S o'z-o'zidan yonish avariyalarida bo'lgan. To‘satdan ko‘p miqdorda tutun chiqib, qisqa vaqt ichida olov alangalanib, yong‘inni o‘chirish qiyin bo‘lgan.
Milliy majburiy standartlar xavfsizlikni ta'minlaydi
Lityum batareyalar bilan bog'liq muammolar mavjud bo'lganligi sababli, yo'lovchi avtomashinalarida lityum batareyalardan xavfsiz foydalanishni ta'minlash uchun davlat 16 va 10 xavfsizlik sinovlari bilan tizim mamlakatlarini o'z ichiga olgan engil avtomobil akkumulyatorlari va akkumulyator batareyalari uchun ikkita qat'iy majburiy standartlarni o'rnatdi. mos ravishda elementlar. Barcha testlar bir vaqtning o'zida o'tishi kerak va ikkita milliy standartga javob beradigan elektr transport vositalari iste'molchilarni qondirish uchun sotilishi mumkin.
Barcha sinovlar batareya to'liq zaryadlangan holda amalga oshiriladi. Ba'zi sinovlar yanada zo'ravonroq. Direktor bu haqda batafsil gapirib beradi va bu me'yorning qat'iyligini hamma his qiladi.
Akupunktur testi 6-8 mm diametrli po'lat igna yordamida vertikal ravishda 25 mm / s tezlikda ponksiyon qilish va kamida uchta batareyaga kirib, po'lat igna batareyada qoladi. Portlash, yonish yoki yong'insiz bir soat davomida kuzating.
Isitish testi daqiqada 5 daraja Selsiy tezligida 130 darajaga ko'tariladi va uni 30 daqiqa ushlab turadi. Isitishni to'xtatgandan so'ng, bir soat davomida hech qanday portlash, yonish yoki yong'in sodir bo'lmasligini kuzating.
Harorat tsiklining sinovi yuqoridagi jadvalning harorati va davomiyligi bo'yicha haroratni sozlash, 5 marta aylanish va undan keyin bir soat davomida kuzatish, lekin hali ham portlash, yonish yoki yong'in yo'q.
Bundan tashqari, tashqi yong'in sinovi ham mavjud. Batareya tizimidan kattaroq yoqilg'i moyi havzasi ishlatiladi. Batareya mangaldan 50 sm balandlikda to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiladi. Olov batareyani to'g'ridan-to'g'ri 70 soniya davomida yondiradi va keyin qopqoq plitasi 60 soniya yoki to'g'ridan-to'g'ri qo'shiladi. 60 soniya davomida yoqishni davom eting. Yong'in manbasidan chiqqandan keyin batareyada alanga bo'lsa, uni o'chirish uchun 2 daqiqadan kamroq vaqt ketadi. 2 soat davomida kuzating, portlash, yonish yoki yong'in bo'lmasligi kerak.
Aslida, ushbu qat'iy standart sinovlardan so'ng, elektr transport vositalarining quvvat akkumulyatorlarining o'z-o'zidan yonish ehtimoli yonilg'i transport vositalaridan yuqori emas. Kuchli OEMlar tomonidan ishlab chiqarilgan va sotiladigan sof elektr transport vositalari yoki gibrid transport vositalari uchun har bir kishi xavfsizlik nuqtai nazaridan xotirjam bo'lishi mumkin. .
Xavfsizlik ko'rsatkichlarini doimiy ravishda yaxshilash
Akkumulyatorning o'zi milliy majburiy standartlarda nazarda tutilgan xavfsizlik ko'rsatkichlariga qo'shimcha ravishda, avtomobilning quvvat akkumulyatorining xavfsizligini ta'minlash uchun uning xavfsizligini ta'minlash uchun boshqa ko'plab uskunalar mavjud.
Misol uchun, 2013-yilda Tesla teshilgan akkumulyator tomonidan yondirilgach, Tesla akkumulyatorning tashqi himoya qurilmasini qayta ishlab chiqdi.
Alyuminiy qotishmasi va titaniumli materiallardan burilish yaratish uchun foydalanish"qalqon" nafaqat frontal ta'sirlardan himoya qila oladi, balki ba'zi sachragan yoki teshilgan narsalarni ham chetga surib qo'yadi, bu batareyaning teshilishi va tashqaridan ta'sir qilish ehtimolini sezilarli darajada kamaytiradi.
Batareyaning haddan tashqari qizib ketishiga yo'l qo'ymaslik uchun yana bir muhim qurilma - energiya tizimining quvvatni boshqarish BMS algoritmi. Quvvatni boshqarishning samarali algoritmi ortiqcha zaryadlanishning oldini oladi. Batareya quvvatini to'g'ridan-to'g'ri aniqlash mumkin emasligi sababli, uni faqat oqim va kuchlanish bilan baholash mumkin. Quvvatni boshqarish strategiyasi ob-havo va boshqa sabablarga ko'ra noto'g'ri bo'lsa, ortiqcha zaryadga olib kelishi oson.
Haddan tashqari zaryad akkumulyatorning musbat elektrodini eritib yuboradi, elektrolitlar oksidlanadi va parchalanadi, batareya qiziydi va shishadi va yorilib ketadi va nihoyat yong'inga olib keladi.
Endi butun dunyo bo'ylab turli jamoalar yanada ilg'or va samarali quvvatni boshqarish algoritmlarini o'rganmoqda. Ajoyib quvvatni boshqarish algoritmi haddan tashqari qizib ketmaslik uchun batareyaning haddan tashqari zaryadini o'z vaqtida aniqlabgina qolmay, balki ichki qisqa tutashuv sodir bo'lganligini aniqlashi, avtomobil xodimlariga ogohlantirishlar berishi va xodimlarni tezda qochishga yo'naltirishi mumkin.
U hatto faol issiqlik tarqalish tizimi orqali ichki qisqa tutashuv qismining haroratini pasaytirishi va nihoyat termal qochib ketishdan oldin haroratni nazorat qilishni amalga oshirishi mumkin.
Albatta, yana bir usul - batareya paketini o'rash uchun suyuqlik bilan sovutilgan aylanish tizimidan foydalangan holda faol haroratni nazorat qilish strategiyasidan foydalanish. Bu nafaqat batareyaning harorati juda yuqori yoki juda past bo'lishidan kelib chiqadigan ortiqcha zaryadlash va haddan tashqari zaryadlashning oldini olish, balki batareyani mos harorat oralig'ida saqlash, batareyani eng yaxshi haroratda zaryadlash va eng yaxshi tez zaryadlash effektiga erishish mumkin.
An'anaviy lityum batareyali diafragma bitta polietilen yoki polipropilendan foydalanadi va harorat 135 darajadan oshganda diafragma shikastlanadi va o'z-o'zidan yonish xavfi mavjud. Yangi akkumulyator polipropilen-polietilen-polipropilen kompozit diafragmadan foydalanadi, bu diafragmani yuqori haroratlarda ham blokirovkalash funktsiyasini saqlab turishi mumkin.
Bundan tashqari, an'anaviy akkumulyatorlardagi elektrolitlar yuqori haroratlarda parchalanib, katta miqdorda gaz va issiqlik hosil qiladi va termal qochib ketadi. Elektrolitga olovga chidamli fosfat esterini qo'shish orqali reaktsiyani samarali ravishda to'xtatish va yonish reaktsiyasini tashkil qilish mumkin.
Bu turli xil chora-tadbirlarning yana ko'plari bor va ular foydalanuvchilarning fikr-mulohazalari va sinov natijalari asosida doimiy ravishda yaxshilanadi. Energiya tizimidagi o'zgarishlar tufayli elektr transport vositalarining xavfsizligi yonilg'i transport vositalaridan orqada qolmaydi.
Kelajakdagi rivojlanish yo'nalishi sifatida elektr transport vositalarining xavfsizligini ta'minlashga doimo hissa qo'shadigan ko'plab turli kompaniyalar va turli texnik guruhlar mavjud. Yoqilg'i transport vositalarining joriy xavfsizligi ham turli xil baxtsiz hodisalarda umumlashtirildi va yaxshilandi. Kelajakda elektr transport vositalari hayotimizda kengroq paydo bo'lishi bilan elektr transport vositalarining xavfsizligi, albatta, yanada yaxshilanadi.
Direktorning aytadigan gapi bor
Elektr transport vositalari uchun lityum batareyalarning xavfsizligi past emas va u bosqichma-bosqich yaxshilanmoqda.
Yangi turdagi transport vositasi sifatida iste'molchilarda yonilg'i bilan ishlaydigan transport vositalaridan ko'ra elektr transport vositalari uchun yuqori standartlarni so'rash uchun hech qanday sabab yo'q. Shu bilan birga, biz elektr transport vositalarini konservativ nuqtai nazar bilan ko'r-ko'rona tanqid qilish o'rniga, rivojlanish nuqtai nazaridan qarashimiz kerak.
Ba'zilarning aytishicha, u o'ylashi mumkin bo'lgan eng yomon mashina mahalliy sof elektromobildir. Bu haqda shuni aytishim mumkinki, avtomobil sanoati boshlanganda, avtomobillar ot aravalarini almashtirishi mumkinligiga ishonch yo'q edi.
Tesla o'ta tajovuzkorlik kabi sabablarga ko'ra xavfsizlik nuqtai nazaridan unchalik yaxshi ishlamadi. Model S bilan yuklangan 7000 dan ortiq 18650 batareya quvvatni boshqarish tizimi uchun shunchaki dahshatli tush. Lekin biz'shuning uchun elektr transport vositalarini inkor eta olmaymiz. Mavjud bozordan elektr transport vositalarining akkumulyatorlari xavfsizligi texnologiyasi ushbu 18650 batareya paketidan ancha oshib ketdi.
2019 yilda yangi energiya subsidiyalarining kamayishi yangi energiya vositalari sanoati uchun yomon yangilikdir, chunki yoqilg'i vositalarining narx ustunligi endi aniq emas. Ammo boshqa nuqtai nazardan, u yangi energiya vositalarini ham targ'ib qilishi mumkin.
Ilgari, subsidiyalar bilan yashagan ko'plab kompaniyalar faqat bozor tomonidan yo'q qilinishi mumkin edi, qolganlari esa etarli R&D imkoniyatlariga, ishlab chiqarish imkoniyatlariga va ishlab chiqarish imkoniyatlariga ega bo'lgan kompaniyalar edi. Elektr transport vositalarining xavfsizligi uchun,&dan o'zgargan ushbu elektr avtomobil kompaniyalari bundan mustasno quot;Old Tou Le" mahalliy sof elektr transport vositalarining o'rtacha xavfsizligini samarali ravishda yaxshilashi mumkin.
