Discussion sur les dangers cachés et les stratégies d'amélioration de la sécurité des batteries de VE
Parmi les trois principaux centres technologiques impliqués dans les véhicules électriques, à savoir la batterie, le moteur et le contrôle électronique, on peut dire que la technologie de la batterie et les installations connexes sont les questions qui intéressent le plus le public.
Qu'il s'agisse de l'accumulateur au plomb utilisé depuis près d'un siècle ou de l'accumulateur au lithium-ion qui préoccupe généralement les gens, les praticiens concernés ont exploré la meilleure solution d'application entre l'accumulateur au plomb et l'accumulateur au lithium-ion, et l'accumulateur au lithium-ion. Sécurité des batteries de VE, la performance et le coût.
Analyse des dangers cachés liés à la sécurité des batteries de véhicules électriques
L'emballement thermique causé par la surchauffe de la batterie est la principale cause d'incendie de la batterie lithium-ion, qui se produit souvent pendant la charge et la décharge de la batterie. Le lithium-ion ayant lui-même une certaine résistance interne, il génère également une certaine quantité de chaleur lorsque la production d'énergie électrique assure l'alimentation en énergie du véhicule électrique. Cette chaleur continue fait augmenter la température de la batterie lithium-ion elle-même, ce qui pose des problèmes de sécurité pour les batteries des véhicules électriques.
Une batterie lithium-ion est un ensemble composé de plusieurs cellules individuelles. Les batteries lithium-ion les plus courantes sont les suivantes pile ternaire au lithium et la batterie au phosphate de fer-lithium. Lorsque la température de la batterie est en constante augmentation, une grande quantité d'énergie thermique générée pendant le processus d'approvisionnement en énergie s'accumule dans l'étroit compartiment de la batterie.
Lorsque la température de fonctionnement normale et la limite de tolérance sont dépassées, la durée de vie de la batterie lithium-ion est sérieusement endommagée, ce qui entraîne des problèmes de sécurité pour la batterie EV et même un emballement thermique de la batterie lithium-ion qui peut provoquer un incendie ou une explosion.
Causes de l'emballement thermique des batteries de véhicules électriques
Les causes de l'emballement thermique des batteries de véhicules électriques sont notamment les collisions, une mauvaise utilisation et une température ambiante élevée.
Emballement thermique causé par un accident
Lorsqu'un véhicule électrique a un accident de la circulation, il y a différents degrés de collision, et des facteurs externes puissants agissent en même temps sur la batterie lithium-ion, ce qui déforme et endommage le boîtier de la batterie lithium-ion et déplace ou endommage les accessoires de la batterie elle-même. Le séparateur de la batterie a été déchiré, provoquant un court-circuit interne et une fuite d'électrolyte inflammable.
De tous les dommages causés par l'impact sur les performances de la batterie, le plus grave est le dommage par perforation. Les blessures graves dues à la perforation seront directement insérées dans le corps de la batterie, provoquant un court-circuit direct entre la cathode et l'anode de la batterie et aggravant la concentration de chaleur pour générer une explosion, provoquant une chaleur incontrôlable et nuisant gravement à la sécurité de la batterie des véhicules électriques.
Emballement thermique dû à une mauvaise utilisation
Une mauvaise utilisation est également la cause principale de l'emballement thermique des batteries lithium-ion, qui se reflète spécifiquement dans plusieurs raisons majeures telles que la surcharge, la décharge excessive et le court-circuit externe.
Comparée au court-circuit externe et à la surcharge, la surcharge est relativement moins dangereuse pour la sécurité de la batterie du véhicule électrique. La croissance de dendrites de cuivre pendant la décharge réduira la sécurité de la batterie du véhicule électrique et augmentera indirectement la probabilité d'un emballement thermique.
Lorsque le court-circuit externe se produit, la chaleur de la batterie ne peut pas être dissipée efficacement, et la température de la batterie augmente, provoquant un emballement thermique.
La surcharge est la plus nocive pour les batteries lithium-ion, et c'est aussi la principale cause de l'emballement thermique des batteries. À ce moment-là, la matière active de la cellule de la batterie entre en contact avec l'air et réagit violemment en dégageant une grande quantité de chaleur, ce qui fait que la batterie brûle et s'enflamme.
Emballement thermique causé par une température ambiante externe élevée
Une température ambiante externe excessive est également l'une des causes des accidents d'emballement thermique des batteries lithium-ion.
Lorsque l'environnement externe est trop élevé, la dissipation thermique des ions lithium eux-mêmes s'intensifie et ne peut pas être dispersée efficacement, et l'accumulation de la pression thermique interne et externe endommage le système de contrôle de la température des ions lithium, qui ne peut pas atteindre l'effet de protection approprié. Par conséquent, un court-circuit provoque un emballement thermique et réduit la sécurité de la batterie des véhicules électriques.
La surchauffe de l'environnement extérieur a de nombreuses causes, telles que la défaillance du système de climatisation du véhicule électrique, la défaillance du système de gestion thermique, l'extrusion et l'endommagement de la structure interne de la batterie au lithium-ion causés par des collisions externes. Ces facteurs peuvent entraîner une surchauffe de l'environnement extérieur.
Stratégies pour améliorer la sécurité des batteries de VE
L'amélioration de la sécurité des batteries des VE comprend trois aspects : la production des batteries, les matériaux des batteries et la gestion des batteries. La production de la batterie vise principalement à garantir l'homogénéité de la batterie. Les matériaux comprennent les électrodes positives et négatives, l'électrolyte et le diaphragme. Le système de gestion de la sécurité de la batterie comprend la surveillance des données à l'intérieur et à l'extérieur de la batterie.
Exigences de cohérence
Les performances globales d'une batterie de traction pour véhicules électriques dépendent de la cellule la moins performante de l'ensemble de batteries. Par conséquent, la performance constante de chaque batterie individuelle peut garantir la meilleure performance de la batterie de puissance dans la plus grande mesure possible. L'homogénéité des batteries de puissance comprend l'homogénéité de la capacité, l'homogénéité de la résistance interne et l'homogénéité de la tension.
Si la capacité initiale d'une batterie unique est grande ou petite, la batterie unique est facilement surchargée pendant la charge ou surdéchargée pendant la décharge, ce qui entraîne un emballement thermique. De même, la cohérence de la résistance interne et de la tension a un impact considérable sur la sécurité des batteries de véhicules électriques.
Performance des matériaux de la batterie d'alimentation
Du point de vue de la sécurité des batteries d'énergie, les performances des matériaux des batteries d'énergie se réfèrent principalement à la conductivité électrique, à la conductivité thermique et à la stabilité thermique des matériaux, la stabilité thermique étant la plus importante. Afin de prévenir l'emballement thermique, les chercheurs ont utilisé différentes méthodes pour améliorer la stabilité thermique des matériaux, améliorant ainsi la sécurité des batteries électriques.
Pour l'électrolyte, la stabilité thermique peut être améliorée en ajoutant des additifs fonctionnels, en remplaçant les solvants organiques par des liquides ioniques, en sélectionnant des sels de lithium ayant une bonne stabilité thermique et en utilisant des électrolytes polymères. La réaction entre la cathode et l'électrolyte est la principale cause de l'emballement thermique. L'utilisation de MgO/Al2O3/ZnO/SiO2/TiO2 pour recouvrir la surface du matériau de la cathode peut améliorer la sécurité des batteries des véhicules électriques.
La stabilité structurelle des microsphères de mésocarbone (MCMB) est meilleure que celle du graphite en couches. La déformation par retrait thermique du séparateur à haute température augmente la taille des micropores, ce qui favorise la migration des ions lithium et accélère le processus d'emballement thermique.
Il peut être remplacé par un séparateur présentant une meilleure stabilité thermique ou par un séparateur auquel on a ajouté une petite quantité de nanopoudre d'Al2O3 ou de SiO2 afin d'améliorer la stabilité thermique du séparateur.
Système de gestion de la sécurité des batteries
Le système de gestion le plus important pour les batteries automobiles est appelé BMS. Il a pour fonction de surveiller la tension, le courant, la température et la puissance de la batterie afin d'éviter les surintensités, les surcharges, les décharges excessives et les températures excessives.
Une fois que ces situations mettant en danger la sécurité de la batterie des VE ont été détectées, le processus de charge utilisant des batteries d'accumulateurs peut être interrompu. chargeur de batterie s'arrêtera, ou l'alimentation externe de la batterie sera coupée, ce qui peut réduire le risque d'emballement thermique dans une certaine mesure.
Cependant, le BMS ne peut rien faire contre le court-circuit interne de la batterie, tel que le court-circuit interne causé par les dendrites et les aiguilles, et l'emballement thermique qui s'est produit. Cependant, les batteries lithium-ion produisent une certaine quantité de gaz au début de l'emballement thermique, ce qui constitue une méthode de surveillance efficace pour l'alerte précoce de l'emballement thermique.
Des études ont montré que les gaz ont des temps de réponse plus courts par rapport à des paramètres tels que la température, la tension et la distance de fuite. Par conséquent, la surveillance précoce de l'emballement thermique des batteries lithium-ion par la production de gaz est une mesure d'alerte importante pour la sécurité des batteries des véhicules électriques.
Conclusion
La batterie au lithium des véhicules électriques est la principale source d'énergie des véhicules à énergie nouvelle. La sécurité de la batterie des VE et des performances stables et fiables sont des conditions préalables importantes pour garantir et accélérer le développement de l'industrie des véhicules à énergie nouvelle, et c'est également un moyen important de réaliser la construction d'une société économe en ressources.
Par conséquent, le les 10 premières entreprises de batteries d'énergie doit continuer à s'améliorer dans tous les domaines, améliorer efficacement la prévention de la sécurité des batteries EV et les performances de contrôle des batteries au lithium de puissance, et mieux promouvoir le progrès et le développement de l'industrie des véhicules à énergie nouvelle.
