Анализ факторов безопасности силовой батареи

В области транспортных средств новой энергии широко используются литиевые аккумуляторные батареи из-за их относительно высокой плотности энергии и выходной мощности. Однако производительность и срок службы литий-ионных элементов питания будут ухудшаться при непрерывном использовании, и, что более важно, в разных рабочих средах будут разные условия. Например, при холодах и низких температурах легко получить низкую емкость и серьезный гниль. При высоких температурах существует скрытая опасность, заключающаяся в том, что тепловой разгон вызывает самовозгорание и самопроизвольный взрыв.

Эти потенциальные угрозы безопасности привели к отсутствию доверия среди потребителей транспортных средств на новых источниках энергии. Поэтому очень необходимо уделять внимание безопасности литий-ионных элементов питания и проводить исследования и улучшения. Это помогает снизить риски безопасности батарей и частоту аварий, а также уменьшить или избежать вреда, вызванного проблемами безопасности, связанными с элементами питания.

Проще говоря, литий-ионные элементы питания в основном состоят из положительных полюсов, отрицательных полюсов, диафрагмы, электролитов и корпусов батарей. Если его разделить на положительные материалы, он в основном разделен на трехкомпонентные материалы литий-кобальтовой кислоты, литиево-марганцевой кислоты, фосфата лития-железа и литий-никель-кобальтовой марганцевой кислоты. По структурной форме сердечника его в основном делят на три типа: цилиндрический и квадратный и мягкий корпус.

Преимущества и недостатки различных материалов и конструкции батарей очевидны. Таким образом, безопасность литий-ионных аккумуляторных батарей тесно связана с природой и конструкцией материалов аккумуляторных батарей, а также с технологией подготовки аккумуляторных батарей и условиями эксплуатации. От производства литий-ионных силовых ячеек до конечного применения факторы, влияющие на безопасность литий-ионных силовых ячеек, проходят через процесс выбора материала и конструкции сердечника, интеграции модулей и использования окружающей среды. .

(1) Выбор и оценка основных материалов

Характер и безопасность активной зоны во многом определяются выбором материала активной зоны. Если сырье не будет тщательно оценено при выборе материала активной зоны, безопасность активной зоны неизбежно будет недостаточной на первом этапе.

Удельная емкость и удельная энергия батареи в основном определяются материалом положительного электрода. Что еще более важно, на его безопасность влияет собственный электродный потенциал материала положительного электрода, такой как разница в безопасности между фосфатом лития-железа и тройным. Следовательно, необходимо улучшить тип материала сердечника путем выбора и легирования элементов, а также выбрать материал с меньшим экзогенным реакционным нагревом, который максимально соответствует электрохимическому окну электролита, чтобы повысить безопасность сердечника.

Влияние отрицательного активного материала на характеристики безопасности в основном происходит из-за роста дендритов лития и реакции электролитов. В процессе быстрой зарядки, когда скорость ионов лития, проходящих через мембрану SEI, ниже, чем скорость лития, осажденного на отрицательном электроде, дендриты лития будут продолжать расти вместе с циклом заряда и разряда, что может привести к внутреннее короткое замыкание, которое вызывает неконтролируемую реакцию электролита и нагрев. Следовательно, безопасность сердечника может быть улучшена за счет повышения термической стабильности мембраны SEI.

Растворители, обычно используемые в электролитах, представляют собой химически активные и легко воспламеняющиеся органические карбонатные соединения. Положительные материалы сильно окисляются, когда они находятся в заряженном состоянии, тогда как положительные материалы в сильном окислительном состоянии обычно менее стабильны и легко выделяют кислород, тогда как карбонаты легко реагируют с кислородом, выделяя большое количество тепла и газа. Когда тепло выходит из-под контроля, выделяемое тепло еще больше ускоряет разложение положительного полюса, производит больше кислорода и способствует большему количеству экзотермических реакций.

Основная роль диафрагмы - разделять положительный и отрицательный полюса батареи, выполнять функцию закрытия и блокировки канала и позволять ионам лития проходить свободно, в то время как электроны не могут проходить через него. Если диафрагма сломается, и другие условия вызовут короткое замыкание контактов положительного и отрицательного полюсов, что приведет к тепловому разгоне, поэтому механическая прочность, пористость, однородность толщины и термостойкость диафрагмы крайне необходимы.

(2) Структурный дизайн и производственный процесс

Безопасность литий-ионного элемента питания также зависит от конструкции аккумулятора. В частности, емкость и размер батареи имеют важное значение для безопасности батареи. Батареи большой емкости обычно выделяют больше тепла, в то время как батареи больших размеров имеют относительно трудный отвод тепла, и тепло с большей вероятностью накапливается, что увеличивает вероятность теплового разгона.

Чтобы гарантировать, что литий-ионные батареи не будут иметь проблем во время использования, на поверхности корпуса литиевой батареи будет установлен предохранительный клапан, чтобы предотвратить слишком высокое внутреннее давление. В структуре сердечника много потенциально опасных частей, вызывающих внутренние короткие замыкания. Поэтому в этих ключевых местах следует установить необходимые меры или установить изоляцию для предотвращения внутренних коротких замыканий в батарее в ненормальных условиях.

Основные этапы производства и производственного процесса электрического сердечника делятся на смешивание, нанесение покрытия, давление роликов, резку, наматывание или штабелирование, сварку в полярных ушках, впрыскивание, герметизацию, преобразование, выхлоп и распределение мощности. Безопасность электрического сердечника может быть обусловлена неправильными рабочими процессами на каждом этапе.

На стадии тестирования основного сырья, если оно не строго соответствует стандартам или плохой окружающей среде во время производства, легко направить ядро для смешивания с примесями, что оказывает большое влияние на безопасность аккумулятора. Кроме того, если в электролит подмешать больше воды, могут возникнуть побочные реакции и увеличить внутреннее давление в батарее, что повлияет на безопасность. В процессе производства электрического сердечника из-за ограничения уровня процесса есть небольшие различия в толщине пластины батареи, скорости микропор и степени активации активного материала.

Несогласованность во внутренней структуре батареи делает невозможным, чтобы напряжение, емкость и внутреннее сопротивление одного и того же типа батареи были произведены в одной партии, чтобы быть полностью согласованными. Продукт не может достичь хорошей консистенции и может отрицательно повлиять на безопасность активной зоны.

(3) Внешняя среда и условия использования

Среда, в которой используются автомобили на новой энергии, постоянно меняется. При столкновении аккумуляторная система будет выдерживать огромную ударную нагрузку и может быть повреждена выдавливанием, проколом и т. Д., Вызывая серьезные риски, такие как возгорание и взрыв аккумулятора. С другой стороны, длительные неровности на поверхности дороги могут легко привести к фиксации и расшатыванию аккумулятора, вызывая некоторые механические повреждения и некоторые проблемы, вызванные ослаблением разъемов.

Сложная среда для силовых ячеек

Корпус батарейного отсека служит первым защитным слоем батареи, а уровень водонепроницаемости должен достигать IP67. Исходя из того, что он не влияет на уровень водонепроницаемости, он должен одновременно иметь систему охлаждения, чтобы гарантировать, что температура в замкнутом пространстве не будет слишком высокой, эффективно защищая безопасность и срок службы батареи. Его структура должна обеспечивать достаточную прочность на основе большой емкости жилого помещения, чтобы гарантировать, что батарея внутри защищена от сильного выдавливания в случае ненормального столкновения.

Помимо внимания и условий внешней защиты в процессе изготовления сердечника, также крайне необходима функция управления BMS. BMS в основном определяет статус ячеек и статус отдельных ячеек в батарее и регулирует стратегию управления ячейкой (группой) в соответствии со статусом ячейки (группы). Он может принимать управляющую информацию верхнего модуля управления и делать необходимый ответ. Реализовать управление зарядкой и разрядкой силового элемента (группы) для обеспечения безопасной и стабильной работы системы силовых элементов. Таким образом, полностью функциональная BMS может повысить безопасность и надежность элементов питания во время использования.

резюме

Показатели безопасности литий-ионных аккумуляторных батарей определяют их рынок и будущее в области транспортных средств на новой энергии. Для обеспечения безопасности транспортных средств на новой энергии каждое предприятие должно постоянно повышать безопасность литиевых батарей за счет совершенствования технологий и технологий. Необходимо постоянно оптимизировать структуру и анализ конструкции системы аккумуляторных батарей. Кроме того, пользователям также необходимо правильно использовать систему аккумуляторных батарей, чтобы предотвратить механическое, термическое и электрическое повреждение, чтобы обеспечить безопасность и надежность батареи.

Страница содержит содержимое машинного перевода.