Séparation thermoélectrique - l'orientation future de la technologie de sécurité des batteries
En même temps, charge rapide est progressivement devenu le réglage par défaut des modèles les plus populaires. La bataille entre les constructeurs automobiles et les batteries d'alimentation s'est également déplacée vers la question de la protection thermique des blocs-batteries en cas de charge rapide à haute puissance et à haute tension.
Emballement thermique de la batterie
Le système de batterie d'un véhicule électrique est composé de centaines de cellules connectées en série et en parallèle. Lorsqu'une cellule d'un module de batterie ou d'un ensemble de batteries subit un emballement thermique.
Le module de batterie dégage une grande quantité de chaleur, dont une partie est utilisée pour augmenter sa propre température, et l'autre est transférée aux cellules adjacentes par convection, conduction thermique et radiation, et la chaleur restante s'écoule pendant le processus d'injection de fumée.
Lorsque la température des cellules adjacentes atteint la température de déclenchement de l'emballement thermique, il y a propagation de l'emballement thermique ou diffusion thermique.
Pour une seule cellule, l'énergie libérée par l'emballement thermique est très limitée, mais si des centaines de cellules subissent un emballement thermique en même temps dans un court laps de temps, cela causera de graves dommages.
La nécessité de la séparation thermoélectrique
La séparation thermoélectrique est la seule voie vers la prochaine génération de technologie de protection. La conception traditionnelle de la sécurité des batteries se concentre sur la protection de la "chaleur", comme l'augmentation de la zone de refroidissement, l'utilisation de matériaux résistants à la chaleur avec de meilleures performances d'isolation thermique, etc.
Après tout, du point de vue des voies chimiques, la "chaleur" est la cause de l'incendie et de l'explosion de la batterie. Les technologies et les solutions de protection contre la chaleur, y compris dans l'industrie, sont déjà très mûres. Dans de nombreux cas, le schéma actuel de protection contre la "chaleur" bloque la chaleur sans problème.
Cependant, le mélange gaz-liquide-solide émis par l'emballement thermique du cellule de batterie il est très facile de provoquer le "risque secondaire" de l'emballement thermique.
Parmi eux, les dangers secondaires causés par "l'électricité" sont les plus graves, tels que les arcs électriques (rupture de plaques métalliques, fusion de plaques métalliques, etc.), les courts-circuits et les défauts d'isolation. Dans ce cas, l'emballement thermique qui aurait pu être supprimé est devenu instantanément incontrôlable.
Par conséquent, le facteur "électricité" doit être pris en compte pour que la batterie ne prenne pas feu. La conception de la séparation thermoélectrique est une bonne solution.
Le cœur de la séparation thermoélectrique
Le développement de la technologie des piles à combustible liquide ayant atteint un stade relativement avancé, la chaîne industrielle actuelle des piles à combustible se livre une concurrence féroce autour de la réduction des coûts, de l'amélioration de l'efficacité et de la fabrication à grande échelle.
Par rapport aux deux années précédentes, les dividendes technologiques apportés par les innovations subversives en matière de matériaux et de structures se sont affaiblis.
Dans le contexte actuel, l'innovation technologique des batteries d'énergie se traduit davantage par des solutions plus ciblées à des points douloureux subdivisés ou à des scénarios terminaux.
Au niveau du système, la protection contre l'emballement thermique et la simplification structurelle sont devenues les priorités des entreprises de batteries d'énergie.
L'élément de batterie est doté d'une soupape antidéflagrante qui peut réaliser une décharge directionnelle de l'emballement thermique, de sorte que la conception de la protection contre l'emballement thermique peut être réalisée dans une direction spécifique.
La disposition actuelle de la vanne de protection de la cellule principale est la suivante :
(1) Cylindrique Batterie 18650 et 21700 sont situées à l'extrémité positive ;
(2) La cellule carrée (le pôle de sortie est à la même extrémité), la valve antidéflagrante est située à l'extrémité du pôle de sortie, verticalement vers le haut ;
(3) Batteries carrées (les pôles de sortie sont répartis aux deux extrémités) telles que les batteries à lames, la soupape antidéflagrante est située à une extrémité et disposée horizontalement ;
(4) Il n'y a pas de direction claire pour l'évacuation des explosions pour les piles à poche, ce qui est l'une des principales raisons pour lesquelles il est difficile d'effectuer un emballement thermique des piles à poche.
La soupape antidéflagrante de la cellule conventionnelle se trouve du même côté que la languette, ce qui signifie que la zone de décharge de pression en cas d'emballement thermique se trouve dans la même direction que les lignes haute et basse tension, et qu'il est impossible de la "séparer" dans l'espace physique.
Dans ce cas, les éruptions à haute température s'accumulent facilement dans le canal de décompression, ce qui entraîne un court-circuit à haute tension et peut facilement se propager aux cellules ou aux unités électriques adjacentes.
Ce n'est qu'en changeant la position de la soupape antidéflagrante que la liaison croisée du gaz et de l'électricité forte ne peut pas se produire. Par conséquent, l'innovation fondamentale de la séparation thermoélectrique réside principalement dans la conception de la soupape antidéflagrante inférieure ou latérale.
Lorsque la valve antidéflagrante est transférée au fond de la cellule, la batterie peut véritablement réaliser une "séparation thermoélectrique".
Cependant, le transfert de la position de la soupape antidéflagrante entraînera également de nombreuses difficultés techniques. L'une d'entre elles consiste à produire de manière stable des soupapes antidéflagrantes sur des coques d'une épaisseur de quelques millimètres ; l'autre consiste à contrôler avec précision la pression d'ouverture de la soupape ; la troisième concerne l'antichoc et le calcul de la décharge de la pression après l'ouverture de la soupape.
En outre, la difficulté de la conception de la valve antidéflagrante réside dans l'enveloppe. L'épaisseur de la paroi du boîtier de la batterie doit être différente. Il existe des spécifications concernant l'épaisseur de l'enveloppe qui doivent être respectées lors du soudage des soupapes antidéflagrantes.
Le poids et le prix de la cellule seront trop élevés si la coque à épaisseur de paroi constante est trop épaisse. Les trois côtés de la coque qui ne nécessitent pas le soudage de la soupape antidéflagrante doivent être aussi minces que possible, tandis que le côté qui nécessite le soudage de la soupape antidéflagrante doit être plus épais.
Le côté de la soupape antidéflagrante qui doit être soudé doit être épaissi. Les coquilles dont l'épaisseur de paroi est inégale sont principalement extrudées, ce qui est affecté par la limite d'élasticité.
Application de la séparation thermoélectrique
Dans la solution 4680 CTC de Tesla, la valve antidéflagrante de la cellule est conçue au fond de la cellule, c'est-à-dire que la thermoélectricité est séparée dans la direction Z.
Lorsque la batterie est intégrée, il suffit de guider et de fixer l'espace de décharge inférieur et d'achever la connexion électrique à l'extrémité positive de l'élément de batterie.
Cependant, la batterie "Rubik's Cube" de SAIC "dépose" directement les cellules de la batterie, de sorte que la direction de l'orifice d'éruption n'est plus ascendante, mais latérale.
En outre, les technologies CATL NP2.0 et CALB TPP2.0 présentent également les caractéristiques d'une isolation active de la haute pression et de la fumée, et d'une décharge de la pression vers le bas.
Premier système de batterie de l'industrie à adopter clairement la conception de la "séparation thermoélectrique", l'un des points forts de la "batterie dragon armor" de SVOLT est que la valve antidéflagrante est placée au bas de la batterie à lame courte.
L'emballement thermique d'une seule cellule peut rapidement atteindre une décharge de pression directionnelle, et l'éruption peut être rapidement évacuée par le canal optimal dans la direction spécifiée sans se propager aux cellules environnantes.
SVOLT aurait innové en plaçant la valve antidéflagrante sur le côté lors de la conception de la première génération de piles à couteau court. La deuxième génération de piles à couteaux courts a été placée en bas et deux positions de soupape de décharge ont été conçues.
Par conséquent, la batterie dragon armor isole physiquement la soupape de décompression inférieure des pôles des deux côtés, réalisant une isolation complète entre le matériau de décompression à haute température du cœur de la batterie et l'espace de connexion électrique.
En même temps, la batterie de l'armure du dragon peut fournir une solution de refroidissement sur les côtés supérieur et inférieur, de sorte que la grande surface de la cellule de la batterie est en contact avec la plaque de refroidissement, et la capacité d'échange de chaleur est augmentée de 70% par rapport au niveau général.
En conclusion, la séparation thermoélectrique est une solution innovante aux problèmes de sécurité et de protection des batteries, et il est probable qu'elle devienne une caractéristique de conception standard dans un avenir proche. Alors que les constructeurs automobiles et les fabricants de batteries continuent à se faire concurrence dans ce domaine, il est clair que la sécurité restera une priorité absolue.
