22 年間のバッテリーのカスタマイズ

パワーバッテリーの安全率の分析

Jun 25, 2019   ページビュー:340

新エネルギー車の分野では、エネルギー密度と出力が比較的高いリチウム電池が広く使用されています。ただし、リチウムイオンパワーセルの性能と寿命は、継続して使用すると低下します。さらに重要なことは、動作環境によって条件が異なることです。たとえば、低温および低温では、容量が少なくなり、深刻な減衰が発生しやすくなります。高温では、熱暴走が自然発火や自然爆発を引き起こすという隠れた危険があります。

これらの潜在的な安全上の問題により、新エネルギー車の消費者の信頼が失われています。そのため、リチウムイオン電池の安全性に配慮し、研究・改善を行う必要があります。バッテリーの安全上の問題や事故の頻度を減らし、パワーセルの安全上の問題によって引き起こされる害を減らすか回避することが役立ちます。

簡単に言えば、リチウムイオンパワーセルは主に正極、負極、ダイヤフラム、電解質、バッテリーシェルで構成されています。正の材料に分けられる場合、それは主にリチウムコバルト酸、リチウムマンガン酸、リチウム鉄リン酸塩およびリチウムニッケルコバルトマンガン酸の三元材料に分けられます。コアの構造形状により、主に円筒形、角型、ソフトパッケージの3種類に分けられます。

さまざまな材料の選択と構造設計バッテリーの長所と短所は非常に明白です。したがって、リチウムイオン電池の安全性は、電池材料の性質や構造設計に密接に関係しており、電池の準備技術や動作環境にも密接に関係しています。リチウムイオン電池の製造から最終用途まで、リチウムイオン電池の安全性に影響を与える要因は、材料の選択とコアの設計、モジュールの統合、環境の使用のプロセスを経て実行されます。 。

(1)コア材料の選択と評価

コアの性質と安全性は、主にコア材料の選択によって決まります。コア材料を選択する際に原材料を十分に評価しないと、最初の段階でコアの安全性が不十分になることは避けられません。

電池の比容量と比エネルギーは、主に正極材料によって決まります。さらに重要なことに、その安全性は、リン酸鉄リチウムと三元電池の安全性の違いなど、正極材料の固有電極電位の影響を受けます。したがって、元素を選択してドープすることによりコア材料の種類を改善し、コアの安全性を向上させるために、電解質の電気化学ウィンドウにできるだけ一致する反応発熱の少ない材料を選択する必要があります。

安全性能に対する負の活物質の影響は、主にリチウムデンドライトの成長と電解質の反応に起因します。急速充電の過程で、SEI膜を通過するリチウムイオンの速度が負極に堆積したリチウムの速度よりも遅くなると、リチウムの樹状突起は充電と放電のサイクルとともに成長し続け、これが電解液が反応して制御不能に加熱する内部短絡。したがって、SEI膜の熱安定性を向上させることにより、コアの安全性を向上させることができます。

電解質に一般的に使用される溶媒は、化学的に活性で可燃性の高い有機炭酸化合物です。正の材料は帯電状態にあるときに強く酸化しますが、強い酸化状態にある正の材料は一般に安定性が低く、酸素を放出しやすく、炭酸塩は酸素と反応しやすく、大量の熱とガスを放出します。熱が制御不能になると、生成された熱は正極の分解をさらに加速し、より多くの酸素を生成し、より多くの発熱反応を促進します。

ダイヤフラムの主な役割は、バッテリーの正極と負極を分離し、チャネルを閉じてブロックする機能を果たし、電子が通過できない間、リチウムイオンが自由に通過できるようにすることです。ダイヤフラムが故障し、その他の条件により正極と負極の接点が短絡して熱暴走が発生するため、ダイヤフラムの機械的強度、多孔性、厚さの均一性、および耐熱性が強く求められます。

(2)構造設計および製造プロセス

リチウムイオン電池の安全性は、電池の構造にも関係しています。特に、バッテリーの容量とサイズは、バッテリーの安全性に重要な影響を及ぼします。大容量バッテリーは通常、より多くの熱を発生しますが、大型バッテリーは比較的熱放散が難しく、熱が蓄積する可能性が高いため、熱暴走の可能性が高くなります。

リチウムイオン電池の使用時に問題が発生しないように、リチウム電池のシェルの表面に安全弁を取り付け、内圧が高くなりすぎないようにします。コアの構造には、内部短絡を引き起こす潜在的に危険な部分が多数あります。したがって、異常な状況下でのバッテリーの内部短絡を防ぐために、これらの重要な場所に必要な対策または絶縁を設置する必要があります。

電気コアの製造および製造プロセスの基本的なステップは、混合、コーティング、ローラー圧力、切断、巻き取りまたは積み重ね、極耳溶接、射出、シーリング、変換、排気、および容量共有に分けられます。電気コアの安全性は、各ステップでの不適切な操作プロセスによって引き起こされる可能性があります。

コア原料の試験段階では、基準に厳密に準拠していない場合や製造時の環境が悪い場合、コアを不純物と混合するように誘導しやすく、大きな影響を与えます。バッテリーの安全性。また、電解液に水が多く混入すると、副反応が起こり、電池の内圧が上昇し、安全性に影響を与える可能性があります。電気コアの製造工程では、工程レベルの制限により、電池板の厚さ、微細孔率、活物質の活性化度に若干の違いがあります。

バッテリーの内部構造に一貫性がないため、同じタイプのバッテリーの電圧、容量、および内部抵抗を同じバッチで製造して完全に一貫性を保つことは不可能です。製品は良好な一貫性を達成できず、コアの安全性に悪影響を与える可能性があります。

(3)外部環境および使用条件

使用中の新エネルギー車の環境は常に変化しています。衝突が発生すると、バッテリーシステムは大きな衝撃荷重に耐え、押し出しやパンクなどによって損傷し、バッテリーの燃焼や爆発などの重大なリスクを引き起こす可能性があります。一方、路面に長時間ぶつかると、バッテリーの固定や緩みが発生しやすくなり、機械的な損傷やコネクタの緩みによる問題が発生する可能性があります。

パワーセルの複雑な環境

バッテリーボックスシェルはバッテリーの最初の保護層として機能し、防水レベルはIP67に達する必要があります。防水レベルに影響を与えないために、同時に冷却システムを備えて、限られたスペースの温度が高くなりすぎないようにし、バッテリーの安全性と耐用年数を効果的に保護する必要があります。その構造は、異常な衝突時に内部のバッテリーが激しい押し出しから保護されることを保証するために、収容スペースの大容量に基づいて十分な強度が満たされることを保証する必要があります。

コア製造プロセスにおける注意と外部保護条件に加えて、BMSの管理機能も非常に必要です。 BMSは、主にセルの状態とバッテリー内の個々のセルの状態を検出し、セル(グループ)の状態に応じてセル(グループ)の制御戦略を調整します。上位制御モジュールの制御情報を受け入れ、必要な応答を行うことができます。パワーセル(グループ)の充放電管理を実現し、パワーセルシステムの安全で安定した運用を実現します。したがって、完全に機能するBMSは、使用中のパワーセルの安全性と信頼性を向上させることができます。

概要

リチウムイオン電池の安全性能は、新エネルギー車の分野における市場と将来を決定します。新エネルギー車の安全を確保するためには、各企業が技術や技術の向上を通じてリチウム電池コアの安全性を継続的に向上させる必要があります。パワーバッテリーシステムの構造と設計分析を継続的に最適化する必要があります。さらに、ユーザーは、バッテリーの安全性と信頼性を確保するために、機械的乱用、熱的乱用、および電気的乱用を防ぐために、パワーバッテリーシステムを正しく使用する必要もあります。

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