Zalety bezpieczeństwa technologii akumulatorów ostrzowych firmy BYD

Termin „ostrze” w „baterii ostrza” odnosi się do kształtu pojedynczego ogniwa i nie jest bezprecedensową czarną technologią. Jego charakter chemiczny jest nadal znany jako bateria litowo-żelazowo-fosforanowa. Jednak dzięki ciągłej optymalizacji projektu struktury fizycznej i aktualizacjom materiałów różnica między nim a trójskładnikową baterią litową staje się coraz mniejsza. Dzisiaj przyjrzymy się, w jaki sposób firma BYD to osiągnęła. Jakie są zalety nowej baterii typu blade w porównaniu z trójskładnikową baterią litową.
● Bezpieczeństwo baterii ostrzy
Bateria ostrzy BYD nie ma nic wspólnego z „nożem”, ale jej ogniwo ma bardzo szczególny kształt, jest długie i cienkie, podobnie jak ostrze, dlatego nazywa się je „baterią ostrzy”. Ogniwo stosowane w modelach BYD Han EV ma długość 1 metra, szerokość około 10 centymetrów i grubość zaledwie 2 centymetry. Napięcie pojedynczego ogniwa wynosi 3,34 V, a pojemność może osiągnąć 100 Ah. Jest to kształt, który nigdy nie pojawił się w poprzednich formach ogniw baterii.
1. Wyciskanie siłą zewnętrzną
W poprzednim artykule przeanalizowaliśmy, że najpoważniejszymi problemami bezpieczeństwa, które mogą wystąpić w przypadku baterii litowych, są spalanie, a nawet wybuch. Podstawowa przyczyna tych problemów leży w ucieczce termicznej wewnątrz akumulatora. Pierwszym warunkiem uniknięcia niekontrolowanego wzrostu temperatury jest uniknięcie ściśnięcia ogniw akumulatora przez siły zewnętrzne w przypadku kolizji. Na zewnątrz zestawu akumulatorów, akumulatory BYD typu blade są nadal zaprojektowane z konstrukcją skrzynkową pochłaniającą energię, podobną do belki zderzonej w samochodzie, która może wytrzymać uderzenie w korpus zestawu akumulatorów poprzez odkształcenie i absorpcję energii. Ogniwa łopatek są bezpośrednio i ciasno ułożone pionowo i przymocowane do ramy akumulatora, dzięki czemu każde ogniwo może samo stać się elementem konstrukcyjnym i belką podtrzymującą akumulator. Cienka belka poprzeczna nie ma większego wpływu, ale duża liczba belek poprzecznych może dać nieco podobny efekt do „garści ciągle obracających się pałeczek” i ma największą powierzchnię, z najbardziej podatnymi na zginanie częściami skierowanymi do przodu i z tyłu pojazdu, z większą ilością stref buforowych na zewnątrz. W normie testowej 100-800kN dla akumulatorów typu blade akumulator odkształcił się tylko nieznacznie, bez dymu i ognia. W trzypunktowym teście ciśnieniowym akumulator ostrza może ostatecznie wytrzymać nacisk 445 kN, a jego wytrzymałość na uderzenia i ściskanie jest rzeczywiście większa niż w przypadku tradycyjnych konstrukcji akumulatorów.
2. Ucieczka termiczna rdzenia
Większość wypadków, które miały miejsce w pojazdach elektrycznych nowej generacji, jest związana z ucieczką termiczną akumulatora zasilającego lub z kolizją i ekstruzją lub z powodu przeładowania i nadmiernego rozładowania, co ostatecznie prowadzi do przegrzania rdzenia akumulatora i zapłonu. Zwykłe trójskładnikowe baterie litowe mogą doświadczać niestabilności termicznej, gdy temperatura przekracza 200 stopni, a im wyższa zawartość niklu w materiale elektrody dodatniej, tym bardziej staje się ona niestabilna. (Obecnie akumulator NCM811 o najwyższej gęstości energii wskazuje, że stosunek niklu, kobaltu i manganu w elektrodzie dodatniej wynosi 8:1:1, co jest teoretycznie najbardziej niestabilne.) Jeśli system BMS nie wyłączy się i nie rozproszy ciepła w terminowo, jest bardzo podatny na spalanie.
Stabilność termiczna samego materiału katodowego fosforanu litowo-żelazowego jest nie mniejsza niż trójskładnikowego litu. Charakteryzuje się niezwykle wysoką stabilnością w zakresie 500 stopni, a możliwość ucieczki termicznej istnieje dopiero po przekroczeniu 800 stopni. Ponadto, nawet jeśli nastąpi niekontrolowany wzrost temperatury, uwalnianie ciepła z akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych jest bardzo powolne i nie uwalnia tlenu podczas rozkładu, co zmniejsza ryzyko zapłonu. W porównaniu z tradycyjnymi akumulatorami wykonanymi z tego samego materiału, akumulatory łopatkowe charakteryzują się długą strukturą paskową o dużej powierzchni odprowadzania ciepła, czemu towarzyszy duża długość obwodu i niska zdolność wytwarzania ciepła całego obwodu. Podsumowując, niska emisja ciepła i dobre odprowadzanie ciepła zmniejszają prawdopodobieństwo ucieczki ciepła lub samozapłonu. W najtrudniejszym teście akupunkturowym baterii litowych firma BYD naładowała baterię do pełna zgodnie z metodą badania akupunktury GB/T 31485-2015, używając odpornej na wysokie temperatury stalowej igły o średnicy 5 mm, penetrując całą baterię z prędkością (25 ± 5) mm/s od kierunku prostopadłego do płytki elektrody akumulatora, sztucznie tworząc środowisko zwarcia w ekstremalnych warunkach, aby przetestować bezpieczeństwo akumulatora, gdy jest on najbardziej uszkodzony. Po przebiciu trójskładnikowy akumulator litowo-jonowy NCM622 gwałtownie się spalił, a temperatura jego powierzchni przekroczyła 500 stopni. Po krótkim czasie reakcji tradycyjne akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe zaczynają się rozszerzać i otwierają ciśnieniowy zawór nadmiarowy, aby usunąć z wnętrza ciecze i gazy o wysokiej temperaturze. Chociaż nie ma otwartego ognia, temperatura powierzchni również wzrasta do 200 stopni - 400 stopni . Chociaż istnieją pewne zagrożenia, ogólna temperatura nadal mieści się w zakresie kontrolnym.