Catatan mengemudi cerdas baru Leifeng.com: "Forum Tingkat Tinggi Mobilitas Masa Depan Global 2018" diadakan di Hangzhou International Expo Center. Selain forum bertema, ada 2 forum tingkat tinggi, 2 pertemuan tema, 1 pertemuan tertutup, 15 pertemuan serentak, dll. .
Konferensi ini terutama untuk mengintegrasikan lembaga pemikir terkemuka dunia, sumber daya industri, perusahaan inti dan departemen manajemen pemerintah serta sumber daya sistem industri terkait perjalanan lainnya, dan diskusi mendalam tentang tren perkembangan masa depan dan praktik inovatif industri otomotif dan perjalanan, mulai dari kebijakan industri, jalur strategis, dan teknologi Dan inovasi produk, regulasi dan standar serta dukungan multi-dimensi lainnya untuk mendorong peningkatan dan pengembangan industri otomotif.
Artikel ini berasal dari pidato yang diberikan oleh Akademisi Minggao Ouyang, yang merupakan kepala ahli proyek iptek kunci nasional untuk kendaraan energi baru selama tiga tahun berturut-turut selama tiga tahun. Leifeng.com Xinzhijia telah menyusun dan mengedit isi pidato tanpa mengubah arti aslinya.
Saat ini, masalah keselamatan kendaraan listrik terutama dibagi dari empat aspek.
Yang pertama adalah statistik kecelakaan pada kendaraan listrik. Menurut statistik, dalam beberapa tahun terakhir, penyalaan kendaraan listrik secara spontan pada dasarnya terjadi setelah terjadi tabrakan. Kebakaran kendaraan listrik domestik memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
-
Lebih dari setengahnya adalah baterai terner, dan beberapa di antaranya adalah baterai lithium iron phosphate;
-
Terutama aki silindris Jenis aki ini dibungkus dengan cangkang baja, begitu terjadi pelarian panas akan menyebabkan ledakan dan menyulut aki lainnya;
-
Kecelakaan yang disebabkan oleh kebakaran selama pengisian relatif besar;
Dalam keadaan normal, pelarian termal sebagian besar terjadi ketika baterai terisi penuh.Karena baterai terhubung ke sistem pengisian selama pengisian, pelarian termal kemungkinan besar terjadi. Ditambah dengan masalah korsleting pada peralatan listrik bertegangan tinggi, hal itu akan menyebabkan kecelakaan.
-
Ada model baru dan lama, dan kepadatan energi sistem tidak tinggi.
Baik model baru maupun model lama kemungkinan besar mengalami kecelakaan. Kendaraan kecelakaan ini sebagian besar diproduksi pada tahun-tahun sebelumnya. Secara keseluruhan, energi spesifik dari sistem baterai tidak terlalu tinggi.
Sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa penyebab utama kecelakaan kebakaran pada kendaraan energi baru adalah pelarian termal baterai. Mekanisme pelarian termal baterai adalah ketika baterai mencapai suhu tertentu, memicu reaksi negatif dari rantai eksoterm, menyebabkan suhu meningkat dengan cepat, dan kecepatan maksimum dapat mencapai hampir 1 ribu derajat per detik.
Dilaporkan bahwa ada banyak penyebab baterai terlalu panas, seperti suhu baterai yang tidak merata, suhu tinggi di area lokal, pengisian dan pengosongan yang berlebihan, korsleting internal dan eksternal, penyegelan yang buruk atau benturan mekanis.
Masalah kualitas produk kendaraan energi baru
Kebakaran kendaraan energi baru terutama merupakan masalah kualitas produk, bukan masalah jalur teknis.
Masalah kualitas produk mengacu pada produk yang gagal memenuhi secara ketat standar dan spesifikasi teknis yang relevan dalam proses desain, pembuatan, verifikasi, dan penggunaan. Dibagi menjadi tiga kategori berikut:
1. Pengujian dan verifikasi produk baterai tidak memadai
Karena siklus kebijakan penarikan subsidi sekali setahun, maka tidak cukup untuk menyesuaikan dengan siklus pengembangan produk. Secara spesifik, dibutuhkan lebih dari satu tahun untuk memperbaiki sistem bahan kimia, tetapi perusahaan mengikuti arahan kebijakan subsidi, membabi buta mengejar energi spesifik yang tinggi, memperpendek waktu pengujian dan verifikasi, bahkan memilih metode perbaikan fisik untuk mempersingkat siklus pengembangan, seperti menambah bahan aktif baterai. Diafragma yang lebih tebal dan lebih tipis, menyebabkan ilusi bahwa energi spesifik baterai meningkat, pada kenyataannya, kinerja keselamatan sangat berkurang.
Metode pengujian dan verifikasi baterai tidak sempurna dan tidak dapat mencerminkan kondisi penggunaan kendaraan yang sebenarnya.Banyak perusahaan belum menetapkan standar pengujian keamanan baterai internal, bahkan beberapa perusahaan tidak memiliki kemampuan pengujian keamanan baterai, sehingga kualitas baterai yang dihasilkan tidak merata .
2. Keandalan kendaraan menurun selama digunakan
Keandalan kendaraan berkurang selama penggunaan, dan efek kedap air tidak baik selama seluruh siklus hidup. Umumnya kedap udara aki harus memenuhi standar IP67, namun setelah lama digunakan kendaraan, kedap udara menjadi buruk dan kendaraan masuk ke air sehingga menyebabkan korsleting. Di sisi lain, rongga cenderung muncul di sambungan las laser baterai, mengakibatkan peningkatan impedansi, dan pembentukan panas menghasilkan titik suhu tinggi, yang akhirnya menyebabkan pelarian termal. Ini juga termasuk penuaan sistem baterai dan peralatan listrik tegangan tinggi pengisi daya, dan kontaktor sering dibuka selama pengisian, menyebabkan luka bakar suhu tinggi atau adhesi pada permukaan kontaktor.
3. Tingkat teknologi manajemen keselamatan pengisian yang rendah
Komunikasi data tidak terstandarisasi selama proses pengisian. Produsen BMS dan produsen pengisi daya belum menerapkan standar nasional baru GB / T 27930-2015 "Protokol Komunikasi antara Pengisi Daya Konduktif Off-board Kendaraan Listrik dan Sistem Manajemen Baterai". Terapkan secara ketat standar yang relevan untuk keamanan pengisian daya. Secara khusus, pengisian DC tidak menggunakan jaringan khusus dan digunakan bersama dengan bus kendaraan, menghasilkan sejumlah besar data yang tidak relevan dan tingkat beban yang tinggi di jaringan pengisian daya; Manajemen pengisian daya BMS tidak dirancang sesuai dengan persyaratan keselamatan fungsional, dan tidak dapat efektif jika terjadi kegagalan deteksi voltase dan arus Hindari pengisian yang berlebihan; pengisi daya belum membentuk koordinasi pengisian daya yang efektif dan verifikasi fungsi dengan BMS, dan pengisian tidak dapat dihentikan pada saat BMS gagal.
Tren perkembangan teknologi baterai tenaga
Baterai energi spesifik tinggi menghadapi tantangan teknis keselamatan yang lebih berat. Menurut tren perkembangan energi spesifik baterai kendaraan energi baru China, diperkirakan akan segera bergerak menuju baterai energi spesifik tinggi 300 Wh / kg, dan baterai terner nikel tinggi 811 akan segera memasuki pasar.
Masalah teknis umum tentang keamanan baterai
Baterai energi spesifik tinggi memiliki persyaratan teknis keselamatan yang lebih tinggi daripada baterai energi spesifik asli yang relatif rendah. Menanggapi situasi ini, Universitas Tsinghua telah mendirikan laboratorium keamanan baterai untuk melakukan penelitian dasar dan pengembangan teknologi yang relevan, dan telah melakukan kerjasama yang luas dengan perusahaan dan lembaga penelitian dalam dan luar negeri, termasuk BMW, Mercedes-Benz, Nissan dan perusahaan lain, terutama meneliti tiga aspek berikut:
-
Penyebab pelarian termal, termasuk termal, listrik, mekanik, dll.;
-
Apa mekanisme pelarian termal dan bagaimana cara melindunginya pada tingkat desain material;
-
Panas menyebar, setelah baterai tunggal tidak dapat mencegah pelarian termal, maka perlu dilengkapi dengan perlindungan sekunder untuk memotong pelarian termal di tingkat sistem.
Hingga saat ini, laboratorium keamanan baterai telah mencapai hasil penelitian dan pengembangan sebagai berikut.
Mekanisme dan penindasan pelarian termal dari baterai daya tunggal energi spesifik tinggi
Dalam hal mekanisme dan penekanan pelarian termal baterai, dua metode pengujian telah diadopsi, satu adalah kalorimeter pemindaian diferensial untuk mempelajari stabilitas termal bahan, dan yang lainnya adalah kalorimeter dipercepat untuk mengukur pelarian termal sel baterai.
1. Buat database suhu karakteristik dari berbagai jenis baterai daya
Menurut kurva eksperimental pada gambar di atas, definisi dari tiga temperatur karakteristik ketika baterai berenergi spesifik tinggi secara termal di luar kendali diusulkan. Ketika suhu baterai naik ke tingkat tertentu, baterai menghasilkan panas dengan sendirinya, suhu ini T1; pembangkitan panas tidak dapat ditekan, dan pelarian termal dipicu, suhu ini T2; dan suhu naik ke titik tertinggi sebagai T3.
Pelarian termal dari baterai daya tunggal energi spesifik tinggi terutama dalam tahap T2-T3, dan mekanismenya tidak jelas. Secara umum diyakini bahwa fenomena ini disebabkan oleh korsleting internal. Namun, penelitian telah menemukan bahwa meskipun tidak ada korsleting internal, pelarian termal akan terjadi. Alasannya adalah bahwa separator tahan suhu tinggi baterai berenergi spesifik tinggi tidak berubah di atas 200 derajat, dan elektrolitnya hampir seluruhnya menguap. Pada 230-250 derajat, oksigen yang dilepaskan oleh perubahan fasa bahan elektroda positif bereaksi dengan elektroda negatif untuk menghasilkan puncak eksotermik.
Dengan membandingkan perbedaan baterai lithium-ion terner dengan kandungan nikel yang berbeda, kesimpulan awal berikut dapat diambil:
-
Elektroda positif nikel yang tinggi memiliki pengaruh yang menentukan pada keamanan seluruh baterai;
-
Anoda silikon-karbon memiliki sedikit pengaruh pada keamanannya pada tahap awal baterai, tetapi memiliki pengaruh yang lebih besar setelah pelemahan siklus;
-
Pemisah berlapis keramik memiliki efek positif pada keamanan baterai penuh, dan efek pemisah stabilitas termal yang lebih tinggi perlu diverifikasi dalam baterai penuh.
2. Penyebaran pelarian termal dan manajemen termal
Kecelakaan yang sebenarnya disebabkan oleh panas yang menyebar, ketika sel baterai tidak terkendali, sisa kemasan baterai akan mulai menyebar dan akhirnya menyebabkan kecelakaan kebakaran.
Berdasarkan pengujian dan analisis simulasi proses penyebaran pelarian panas, laboratorium baterai telah merancang metode insulasi panas. Menambahkan bahan isolasi termal sebagai firewall ke jalur perpindahan panas utama dapat mencapai efek mengisolasi penyebaran pelarian termal.
Penyebab pelarian termal dan manajemen baterai
1. Korsleting internal
Melalui analisis baterai yang sedang digunakan dan baterai yang tidak disengaja, ditemukan bahwa potongan tiang yang seragam selama pembuatan akan menyebabkan pecahnya area terlipat setelah beberapa waktu penggunaan, yang akan menyebabkan pengendapan litium parsial dan menyebabkan pelarian termal.
Selain itu, kotoran pada proses pembuatan baterai juga dapat menyebabkan korsleting internal. Dalam hal ini, laboratorium baterai menemukan metode eksperimental alternatif untuk korsleting internal baterai, dengan menanamkan paduan memori dalam baterai tertentu untuk mencapai korsleting internal yang diharapkan.
Menurut penelitian, hubung singkat internal dapat dibagi menjadi empat kategori, di antaranya adalah pengumpul arus aluminium yang terhubung ke elektroda negatif yang paling berbahaya dan memerlukan peringatan dini. Selain itu, proses evolusi hubung singkat internal dapat dibagi menjadi tiga tahap, tahap pertama hanya menurunkan tegangan tanpa kenaikan suhu, tahap kedua kenaikan suhu, tahap ketiga fenomena kenaikan suhu, yaitu thermal runaway. Mengingat proses evolusi ini, upayakan untuk mengidentifikasi korsleting internal dalam dua tahap pertama dan peringatkan pelarian termal 15 menit sebelumnya. Teknologi ini sudah bekerjasama dengan CATL.
2. Pengisian
Melalui analisis mekanisme dan prediksi simulasi baterai overcharge dan thermal runaway, ditemukan bahwa kecelakaan overcharge umumnya terjadi selama micro-overcharge, seperti inkonsistensi baterai, dimana beberapa tempat tidak terisi penuh, dan beberapa tempat terisi penuh, mengakibatkan keamanan baterai yang buruk.
Untuk mengatasi masalah ini, laboratorium keamanan baterai telah mengembangkan teknologi pengisian cepat berdasarkan elektroda referensi tanpa presipitasi litium, potensi elektroda negatif dikontrol di atas nol (litium akan dipisahkan di bawah nol), dan tiga elektroda dapat ditambahkan untuk mencapai tidak ada presipitasi. Teknologi pengisian cepat lithium. Setelah penerapan teknologi ini, fenomena evolusi lithium tidak terjadi, dan kecepatan pengisian dapat dipercepat.Selain itu, berdasarkan ketiga kekuatan tersebut, umpan balik dan pengamatan juga dapat didasarkan pada model.
3. Penuaan
Penuaan baterai menyebabkan inkonsistensi semakin membesar. Saat konsistensi kapasitas semakin buruk, akurasi pengelolaan baterai juga akan semakin buruk. Selain itu, penuaan di lingkungan bersuhu rendah akan sangat mempengaruhi stabilitas termal baterai, dan akhirnya menyebabkan pelarian termal.
Menganalisis masalah di atas, disimpulkan bahwa inti dari memastikan keamanan sistem baterai adalah mengembangkan sistem manajemen baterai yang canggih.
Saat ini, dari sisi sistem manajemen baterai, produk dalam negeri memiliki fungsi yang kurang memadai, akurasi yang kurang memadai, dan fungsi keselamatan yang tidak lengkap, oleh karena itu perlu dilakukan peningkatan penelitian dan pengembangan sistem manajemen baterai. Universitas Tsinghua memiliki pengalaman yang kaya dalam sistem manajemen baterai, telah memperoleh 65 paten dan telah diterapkan bekerja sama dengan perusahaan dalam dan luar negeri.Beberapa paten telah dilisensikan kepada Mercedes-Benz.
Tren perkembangan teknologi keamanan baterai
Cara menyelesaikan masalah keamanan baterai sepenuhnya adalah prioritas utama.
Dalam waktu dekat, beberapa teknologi dapat digunakan untuk memastikan keamanan baterai. Dari perspektif jangka panjang, untuk memastikan keamanan mutlak baterai memerlukan penelitian ilmiah berwawasan ke depan.
Saat ini, tren perkembangan utama di dunia adalah energi spesifik tinggi dari baterai lithium-ion. Oleh karena itu, baterai energi spesifik tinggi tidak dapat dikembangkan karena masalah keamanan. Kuncinya adalah memahami keseimbangan antara energi spesifik tinggi dan keselamatan. Misalnya, mekanisme keamanan intrinsik baterai lithium-ion terner nikel tinggi adalah oksigen pelepasan elektroda positif, sehingga modifikasi antarmuka dapat menunda pelepasan oksigen elektroda positif dan meningkatkan stabilitas. Selain itu, pengembangan generasi baru elektrolit padat secara fundamental dapat mengatasi masalah pembakaran elektrolit.
Membandingkan peta jalan teknis baterai daya di berbagai negara, pengembangan jangka pendeknya adalah baterai lithium-ion elektrolit cair, dan masa depan akan berkembang ke arah baterai solid-state.
Mempertimbangkan biaya baterai dan arah pengembangan daya baterai, disarankan agar China mengikuti jalur yang sama. Artinya, dalam jangka pendek, elektrolit cair dipertimbangkan, anoda terner nikel tinggi dan anoda karbon silikon dikembangkan, dan kecelakaan keselamatan dicegah melalui sistem manajemen baterai dan penekan penyebaran panas. Baterai semacam itu dapat memenuhi persyaratan kendaraan listrik dengan jarak tempuh 500 kilometer. Strategi jangka panjangnya adalah melakukan transisi bertahap dari elektrolit cair ke baterai solid-state. Diharapkan bahwa baterai solid-state akan diindustrialisasi pada tahun 2030. .
Pandangan yang benar tentang insiden kebakaran kendaraan energi baru
Alasan utama kebakaran kendaraan energi baru baru-baru ini adalah masalah kualitas produk, beberapa perusahaan gagal memenuhi spesifikasi teknis, atau siklus verifikasi teknis terlalu pendek.
Singkatnya, setiap orang harus berusaha untuk memecahkan masalah keselamatan yang melekat pada baterai daya dan memastikan perkembangan yang sehat dari industri mobil energi baru. di Rekomendasi kebijakan sebagai berikut:
-
Target awal industrialisasi terlalu tinggi, pada tahun 2020 monomer mencapai 350 watt-jam / kg, sistem akan mencapai 260 watt-jam / kg, dan siklus hidup 2000 kali, dari segi keselamatan, tidak boleh dipaksakan;
-
Kebijakan subsidi harus sesuai dengan hukum perkembangan teknologi, dan peningkatan kepadatan energi tidak boleh terlalu cepat atau terlalu sering;
-
Peraturan inspeksi keselamatan tahunan untuk kendaraan listrik, serta peraturan untuk kotak hitam kendaraan listrik dan antarmuka keselamatan kebakaran paket baterai, akan diluncurkan secepat mungkin.
Kesimpulannya, teknologi keamanan baterai adalah fokus pertama dari terobosan revolusioner dalam teknologi baterai, kunci pertama untuk peningkatan kinerja kendaraan listrik murni, dan garis hidup pengembangan kendaraan listrik yang berkelanjutan. Penelitian dan pengembangan baterai daya harus fokus pada keselamatan, dan melakukan segala upaya untuk meningkatkan teknologi keselamatan sistem baterai lithium-ion yang ada, sambil menerobos teknologi baterai solid-state baru.
Bacaan yang direkomendasikan di Leifeng.com: Akademisi Ouyang Minggao menganalisis kemajuan dan tren perkembangan teknologi baterai bertenaga di tahun 2017
- Masalah matematika sekolah dasar yang sederhana menimbulkan kontroversi. Haruskah kita memberi nilai penuh atau nol?
- Stasiun pemaparan · Investigasi | Warga mengeluhkan kekurangan air di toilet taman selama setengah tahun
- Irving, di bawah rumor transfer, mengenakan sepasang NIKE Air Yeezy 2 "Oktober Merah" untuk mengisi waktu!
- Efek visual Hollywood terbaik tahun ini! "Alita: Battle Angel" mulai melukis dan reputasinya meledak!
- Output yang eksplosif dan masa pakai baterai yang kuat, beginilah cara Anda bermain dalam peringkat!