비자발화 전원 배터리는 어떻게 만들어집니까?
며칠 전 CCTV's"오늘& #39;s 성명" 칼럼은 2017년 삼성 노트 4에서 4세 여아가 얼굴에 화상을 입는 자연발화 사고를 보고했습니다. 삼성'휴대폰은 자연발화 문제로 기내 반입이 금지되기도 했다.
3,500mAh 휴대전화 배터리의 자연 발화로 인해 부상을 입을 수 있는 경우 16kWh부터 시작하여 최대 80kWh를 초과하는 순수 전기 자동차의 자연 연소 결과는 훨씬 더 끔찍할 것입니다.
그러나 Tesla의 배터리 사고는 중단되지 않은 것으로 보입니다. 앞서 홍콩에서는 테슬라 모델 S 배터리의 화재로 의심되는 사고가 발견되기도 했다. 차량은 2015년 9월에 착륙했습니다.
최근 사고를 돌이켜보면 2013~2015년에 출시된 1세대 모델S가 기본적으로 배터리 수명이 4~6년 이상이었다.
& quot;첫 화상& quot; Model S의 2013년 10월 등장 - Model S가 운전 중일 때 섀시가 날카로운 물체에 부딪쳤습니다. 그러자 차량은 경보를 울리고 주인은 차량을 버리고 도주했다. 20분 후 차량에 불이 붙기 시작했고 Model S 프레임이 불에 탔습니다.
사실"First Burn" 이러한 대용량 리튬 전지의 자연 발화에 따른 끔찍한 결과가 어렴풋이 밝혀졌으며, 그 근본적인 원인은 리튬 전지의 급속 충전 및 급속 방출에 있으며, 이는 전지에 큰 손상을 줄 뿐만 아니라 열 관리에도 영향을 미칩니다. 배터리. 요구 사항이 매우 높으며 Model S는 위의 두 가지 점에 완벽하게 대응합니다.
배터리 안전은 우리가 전기화로 인한 편리한 생활을 즐기기 위한 주요 전제 조건입니다. 전기차 배터리의 안전성을 확보하기 위해 국가를 막론하고 배터리 제조사나 자동차 제조사에서 많은 노력을 해왔다.
오늘날 어떤 종류의 전원 배터리가 사용되며 국가, OEM 및 전원 배터리 제조업체가 전기 자동차의 배터리 안전을 보장하는 방법은 무엇입니까? 이 삶.
오늘 전원 배터리
수년간의 개발 끝에 순수 전기 자동차와 하이브리드 자동차는 2018년에 전면적인 폭발을 일으켰습니다. 파워 배터리 시장의 반응은 파워 배터리 출하량의 지속적인 증가입니다.
비자발화 전원 배터리는 어떻게 만들어집니까?
2018년 첫 10개월 동안의 전력 배터리 출하량은 전년 대비 84% 이상 성장하여 2017년을 능가했으며 총 설치 전력은 56.89GWh에 도달했습니다.
2019년에 오래된 OEM의 새로운 에너지 모델의 지속적인 출시와 새로운 동력 자동차 회사의 공급으로 이 숫자는 2019년에도 계속 증가할 것으로 예상됩니다.
현재 시장에서 신에너지 자동차에 사용되는 주 배터리는 가장 널리 사용되는 3원 리튬 배터리, 안전하고 안정적인 리튬 철 인산염 배터리 및 Toyota'전용 니켈 금속 수소화물 배터리입니다.
2017년 이전의 전기차를 비교하면 파워 배터리의 에너지 밀도가 103.3Wh/kg에서 142.4Wh/kg으로 상승했으며, 국가는 2020년까지 300kWh/kg을 목표로 설정한 것을 알 수 있습니다. 전원 배터리의 에너지 밀도가 크게 증가한 것은 삼원 리튬 배터리의 광범위한 적용에 있습니다.
삼원 리튬 전원 배터리를 사용하는 차량에는 모델 3, Corolla e{1}}, BYD Yuan EV 및 기타 여러 주류 신에너지 모델이 있습니다.
비자발화 전원 배터리는 어떻게 만들어집니까?
삼원 리튬의 장점은 높은 에너지 밀도에 있습니다. 현재 가장 발전된 Tesla 및 Panasonic 배터리는 300kWh/kg에 근접할 수 있는 반면 CATL 및 BYD는 현재 200kWh/kg에 도달할 수 있습니다. 현재 삼원 리튬 전지 재료는 여전히 개선의 여지가 많습니다. . 하지만 리튬인산철 배터리만큼 안전 성능과 배터리 사이클이 좋지 않아 국가에서 승용차에 사용을 금지하고 있다.
3원 리튬 다음으로 시장 점유율이 높은 것은 인산철 리튬 배터리입니다. 우수한 안전성으로 인해 주로 상업용 차량에 사용됩니다. 현재 거리를 달리는 전기버스는 주로 인산철리튬 배터리를 사용한다.
3원 리튬 전지에 비해 전해액 휘발은 섭씨 200도에서 발생하여 자연 발화되기 쉽습니다. 리튬 철 인산염 배터리는 섭씨 800도에서만 이 문제가 발생합니다. 그러나 현재 배터리 밀도가 가장 높은 BYD는 150kWh/h에 불과하다. 리튬인산철 배터리를 사용하던 BYD 다이너스티 시리즈도 3원 리튬 배터리로 전환했다.
리튬인산철 배터리의 에너지 밀도가 이론적인 한계에 가까워진 지금은 개선의 여지가 별로 없다. 또한 -10도 이하에서 100회 충전하면 용량이 20% 미만으로 줄어들어 기본적으로 추운 환경에서는 사용이 어렵다.
Toyota'전용 니켈수소전지의 경우 수년간 안전성과 신뢰성이 검증되었지만 오랜 사용 후에도 배터리 안전사고는 발생하지 않았습니다. 하지만 도요타는 이와 관련해 특허 장벽을 너무 많이 설정해 다른 제조사가 사용하기 어렵게 만들었다.
Ni-MH 배터리의 사이클 시간은 매우 짧고 낮은 충전 및 낮은 방전 사이클만 가능합니다. Toyota Prius는 배터리 용량을 40~60%로 유지합니다. 또한 에너지 밀도가 인산철리튬 배터리보다 훨씬 낮아 하이브리드 모델과 순수 전기차 모델에는 사용할 수 없다. Toyota'의 하이브리드 모델과 순수 전기 모델도 3원 리튬 배터리를 사용합니다.
3원 리튬 배터리와 리튬 인산철 배터리의 광범위한 시장 점유율에 의존하는 CATL의 2018년 출하량은 Tesla, Toyota 및 기타 순수 전기 하이브리드 모델에 의존한 Panasonic과 자체 모델을 주로 공급하는 BYD의 출하량을 능가했습니다. 국내 시장 점유율 41.3%로 출하 챔피언을 지향합니다.
그러나 에너지 밀도와 비용 면에서는 여전히 파나소닉, LG 등 일본과 한국 배터리에 비해 불리한 상황이다. 보조금을 줄여도 현 시장이 유지될 수 있을지는 여전히 물음표다. 물론 배터리 분야에서 BMW의 파트너로서 CATL은 더 저렴하고 더 좋은 제품으로 제품을 개발할 수 있는 충분한 힘이 있다고 생각합니다.
리튬 이온 배터리는 어떻게 연소됩니까?
자, 파워 배터리의 분류와 과거와 현재에 대해 이야기한 후, 이제 시장 점유율 1위인 리튬 배터리, 불이 붙기 쉬운 이유에 대해 이야기해 보겠습니다.
리튬 배터리 화재의 원인은 열폭주입니다.
리튬 배터리의 과열 및 자연 발화의 주요 원인은 내부 및 외부입니다. 내부 원인은 주로 배터리의 노화이며 외부 원인은 주로 펑크, 충돌, 단락, 외부 과열, 고전력 방전 및 과충전입니다.
리튬 배터리는 양극, 음극, 리튬 이온만 통과시키는 분리막으로 구성됩니다. 배터리는 작동 중에 열을 방출합니다. 온도가 특정 온도로 증가하면 격막이 열적으로 닫혀 리튬 이온이 통과하는 것을 방지하고 배터리의 양극과 음극을 분리하여 반응을 중지하고 배터리 과열을 방지합니다.
그러나 다이어프램은 특정 온도가 지나면 파열되어 보호 효과를 잃게 됩니다. 외부 열로 인해 격막이 파열되거나 구멍이나 충돌과 같은 물리적 손상이 발생하거나 노화 된 음극에 의해 형성된 리튬 이온 결정이 격막을 관통하면 격막이 양극과 음극을 분리 할 수 없으며 배터리에서 내부 단락이 발생합니다.
내부 단락으로 인해 배터리는 양극과 음극 사이의 접촉 면적이 넓어 격렬하게 반응하여 많은 열을 방출하며 이 과정이 계속 심화되고 온도가 계속 상승합니다.
리튬 배터리에 사용되는 전해질은 고온에서 안정적이지 않습니다. 고온에서 휘발되는 것 외에도 가스가 형성되면 배터리가 팽창하고 파열되어 내부 단락이 심화됩니다. 특정 온도에 도달하면 일련의 분해 반응이 일어나고 많은 양의 열이 이러한 열로 인해 반응이 더욱 강화되어 궁극적으로 자체 발열 효과가 발생합니다.
리튬 배터리는 여러 가지 이유로 내부 단락이 발생하면 방출된 열로 인해 남은 배터리가 연쇄 반응을 일으켜 결국 넓은 영역의 열 폭주로 이어질 수 있습니다.
리튬 배터리에 사용되는 전해질은 휘발성 및 가연성 유기 용매로 열폭주로 발화될 수 있습니다. 마침내 나타난 것은 여러 Model S 자연 발화 사고와 같았습니다. 갑자기 많은 양의 연기가 뿜어져 나왔고, 화재는 단시간에 착화되어 소화가 어려웠습니다.
국가 의무 표준은 안전을 보장합니다.
리튬 배터리에는 문제가 있기 때문에 승용차에서 리튬 배터리를 안전하게 사용하기 위해 국가는 16 및 10 안전 테스트를 통해 시스템 국가를 포함하여 승용차 배터리 및 축전지에 대한 두 가지 엄격한 의무 표준을 설정했습니다. 항목을 각각. 모든 테스트를 동시에 통과해야 하며, 두 가지 국가 표준을 충족하는 전기 자동차는 소비자를 충족시키기 위해 판매될 수 있습니다.
모든 테스트는 배터리가 완전히 충전된 상태에서 수행됩니다. 몇몇 테스트는 더 폭력적입니다. 감독은 그것에 대해 자세히 이야기하고 모든 사람이이 표준의 엄격함을 느낄 수 있도록 할 것입니다.
침술 시험은 직경 6~8mm의 쇠바늘을 이용하여 25mm/s의 속도로 수직으로 천자하여 3개 이상의 전지를 관통하도록 하고, 쇠바늘은 전지에 체재한다. 1시간 동안 폭발, 연소 또는 화재가 없는지 관찰하십시오.
가열 시험은 분당 섭씨 5도의 속도로 130도까지 올려 30분간 유지하는 것이다. 가열을 중지한 후 1시간 동안 폭발, 연소 또는 화재가 발생하지 않도록 관찰하십시오.
온도 사이클 시험은 위의 표의 온도와 지속시간에 따라 온도를 조절하여 5회 반복한 후 1시간 동안 관찰하지만 여전히 폭발, 연소 또는 화재가 발생하지 않는 시험이다.
외부 화재 테스트도 있습니다. 배터리 시스템보다 큰 연료유통이 사용됩니다. 배터리는 화로 위 50cm에 직접 노출됩니다. 화염은 70초 동안 배터리를 직접 태우고 60초 동안 또는 직접 덮개판을 추가합니다. 60초 동안 계속 굽습니다. 화원을 떠난 후 배터리에 불꽃이 있으면 꺼지는 데 2분 미만이 소요됩니다. 2시간 동안 관찰하고 폭발, 연소 또는 화재가 없어야 합니다.
실제로 이러한 엄격한 표준 테스트를 거친 후 전기 자동차 전원 배터리의 자연 발화 확률은 연료 자동차의 확률보다 높지 않습니다. 강력한 OEM이 생산 및 판매하는 순수 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 경우 모두가 안전 면에서 안심할 수 있습니다. .
지속적으로 개선되는 안전 성능
배터리 자체의 국가 의무규격에서 규정하는 안전 성능 외에도 차량의 전원 배터리의 안전성을 확보하기 위해 그 안전성을 확보하기 위한 다른 많은 장비들이 있습니다.
예를 들어 Tesla는 2013년에 배터리에 구멍이 나서 화상을 입은 후 배터리의 외부 보호 장치를 재설계했습니다.
편향&'쉴드&'를 만들기 위해 알루미늄 합금 및 티타늄 재료 사용; 정면 충격으로부터 보호할 수 있을 뿐만 아니라 일부 튀거나 구멍이 뚫린 물체를 편향시켜 배터리가 구멍을 뚫고 외부에서 충격을 받을 가능성을 크게 줄입니다.
배터리 과열을 피하기 위한 또 다른 중요한 장치는 전원 시스템의 전원 관리 BMS 알고리즘입니다. 효과적인 전력 관리 알고리즘은 과충전의 발생을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 배터리 전원은 직접 감지할 수 없기 때문에 전류와 전압으로만 추정할 수 있습니다. 날씨 등의 이유로 전력 관리 전략이 잘못되면 과충전을 일으키기 쉽습니다.
과충전으로 인해 배터리의 양극이 용해되고 전해질이 산화되어 분해되며 배터리가 가열되어 팽창하고 파열되어 결국 화재가 발생합니다.
이제 전 세계의 여러 팀에서 보다 발전되고 효과적인 전력 관리 알고리즘을 연구하고 있습니다. 우수한 전력 관리 알고리즘은 배터리 과충전을 적시에 감지하여 과열을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 내부 단락 발생 여부를 인식하고 차량 직원에게 경고하고 직원이 신속하게 탈출하도록 안내합니다.
능동 방열 시스템을 통해 내부 단락 부품의 온도를 낮추고 마침내 열 폭주 전에 온도 제어를 실현할 수 있습니다.
물론 또 다른 방법은 수냉식 순환 시스템을 사용하여 배터리 팩을 감싸는 능동 온도 제어 전략을 사용하는 것입니다. 배터리 온도가 너무 높거나 낮음으로 인한 과충전 및 과방전을 피할 수 있을 뿐만 아니라 배터리를 적절한 온도 범위로 유지하고 배터리 충전을 최상의 온도로 유지하며 최상의 급속 충전 효과를 얻을 수 있습니다.
기존의 리튬 배터리 다이어프램은 단일 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 사용하며, 온도가 135도를 초과하면 다이어프램이 손상되고 자연 발화의 위험이 있습니다. 새로운 배터리는 폴리프로필렌-폴리에틸렌-폴리프로필렌 복합 다이어프램을 사용하여 고온에서도 다이어프램의 차단 기능을 유지할 수 있습니다.
또한 기존 전지의 전해액은 고온에서 분해되어 다량의 가스와 열을 발생시키며 열폭주가 발생한다. 전해질에 인산 에스테르 난연제를 첨가함으로써 반응을 효과적으로 차단할 수 있고 연소 반응을 조직화할 수 있다.
이러한 다양한 측정이 더 많이 있으며 사용자 피드백 및 테스트 결과를 기반으로 지속적으로 개선되고 있습니다. 전기 자동차의 안전성은 전력 시스템의 변화로 인해 연료 자동차에 뒤지지 않습니다.
미래 발전 방향으로 전기 자동차의 안전 성능에 지속적으로 기여하는 많은 다른 회사와 다른 기술 팀이 있습니다. 현재 연료 차량의 안전성은 다양한 사고에서 요약 및 개선되었습니다. 미래에는 전기자동차가 우리 생활에 더욱 널리 보급됨에 따라 전기자동차의 안전성이 더욱 향상될 것임은 분명합니다.
감독이 할말이 있다
전기차용 리튬전지의 안전성은 낮지 않고, 점차 개선되고 있다.
새로운 유형의 자동차로서 소비자는 연료 자동차보다 전기 자동차에 대해 더 높은 기준을 요구할 이유가 없습니다. 동시에 전기자동차를 보수적인 시각으로 맹목적으로 비판할 것이 아니라 발전적인 시각으로 바라봐야 합니다.
혹자는 그가 생각할 수 있는 최악의 차는 국산 순수 전기차라고 말한다. 내가 말할 수 있는 것은 자동차 산업이 시작되었을 때 자동차가 마차를 대체할 수 있다는 믿음이 없었다는 것뿐입니다.
Tesla는 너무 공격적인 등의 이유로 안전 측면에서 그다지 좋은 성과를 거두지 못했습니다. Model S에 장착된 7000개 이상의 18650 배터리는 전원 관리 시스템의 악몽일 뿐입니다. 하지만 우리는 이것 때문에 전기차를 부정할 수 있다. 현재 시장에서 전기 자동차 배터리 안전 기술은 이러한 18650 배터리 팩을 훨씬 능가합니다.
2019년 신에너지 보조금 감소는 신에너지 자동차 산업에 나쁜 소식입니다. 연료 자동차의 가격 우위가 더 이상 명확하지 않기 때문입니다. 그러나 다른 관점에서 그것은 또한 새로운 에너지 차량을 촉진할 수 있습니다.
과거 보조금으로 살던 많은 기업들은 시장에서 퇴출될 수밖에 없었고, 나머지는 충분한 R&D 역량과 생산능력, 제조능력을 갖춘 기업이었다. 전기자동차의 안전을 위해"Old Tou Le" 국내 순수 전기 자동차의 평균 안전 수준을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
