EV-ийн батерейг шатаах үед юу тохиолддог вэ?

EV-ийн батерейг шатаах үед энэ нь ихэвчлэн "дулааны гүйлт" гэж нэрлэгддэг үзэгдлээс болдог. Хялбаршуулсан хэллэгээр бол энэ нь батерейны эс ямар нэг шалтгаанаар хэт халах үед үүсдэг гинжин урвал бөгөөд ихэнхдээ гадны биет гэмтэл, хэт халалт, хэт цэнэглэлтээс ("гадаад хор хөнөөл" гэж нэрлэдэг). Заримдаа энэ нь үйлдвэрлэлийн согог эсвэл зайны үүрний богино холболт гэх мэт дотоод асуудлаас үүдэлтэй байж болно ("дотоод санаа зоволт" гэж нэрлэдэг).

Уламжлалт дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй автомашинаас ялгаатай нь EV-ийн батерей нь ихэвчлэн тээврийн хэрэгслийн уртыг ажиллуулдаг тул шатаж буй EV батерей нь онцгой анхаарал татаж болно. EV-ийн батерейны нэг үүр галд автсан тохиолдолд дулааны нөлөөгөөр ойролцоох эсүүд шатаж, улмаар гинжин урвалд хүргэж, батерейг бүхэлд нь, магадгүй тээврийн хэрэгслийг бүхэлд нь хамарна.

Асуудлыг улам хүндрүүлэхийн тулд орчин үеийн цахилгаан машинуудад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг батерейны төрөл болох лити-ион батерей нь шатамхай органик шингэн электролит агуулдаг. Энэ нь эдгээр батерейг гэмтээж, буруу ашиглавал галд өртөх, дэлбэрэх эрсдэлтэй болгодог. Нэмж дурдахад "литийн дендрит" гэж нэрлэгддэг тусгай эрсдэл байдаг бөгөөд тэдгээр нь цэнэглэх явцад анод дээр үүсч болох зүү шиг жижиг проекцууд юм. Хэрэв эдгээр дендритүүд хангалттай томорвол тэд тусгаарлагчийг цоолж, богино холболт үүсгэж, дулааны гүйдэлд хүргэж болзошгүй.

Тиймээс зайны бүтцийн бүрэн бүтэн байдал, тусгаарлагчийн чанар нь EV-ийн батерейны аюулгүй байдлыг хангах чухал хүчин зүйл юм. Иймээс чанартай батерейнууд нь үйлдвэрээс гарахын өмнө янз бүрийн стрессийн сорилтод хамрагддаг бөгөөд үүнд эерэг ба сөрөг электродууд болон тусгаарлагчид нэгэн зэрэг гэмтсэний улмаас үүссэн богино холболтыг дуурайлган "цоорох" туршилт хийдэг.

Дээр дурдсанаас үл хамааран цахилгаан автомашины дулааны гүйдэл харьцангуй ховор тохиолддог бөгөөд олон үйлдвэрлэгчид, судлаачид, байгууллагууд эдгээр батерейны аюулгүй байдлыг сайжруулахын тулд шаргуу ажиллаж байгааг анхаарах нь чухал юм. Нэг арга бол шатамхай шингэн электролитийг шатамхай бус хатуу батерейгаар солих хатуу төлөвт батерейг хөгжүүлэх явдал юм. Гэсэн хэдий ч 2023 оны байдлаар эдгээр батерейнууд ихэвчлэн судалгаа, хөгжлийн шатандаа байна.

2023 оны 8-р сарын эхний өдрүүдэд Хятадын Жэжян хотод NIO ESXNUMX маркийн автомашин замын баганатай мөргөлдөж, хэдхэн секундын дотор шатаж, жолоочийн амь насыг авч одсон. Уг хэрэг одоог хүртэл мөрдөн байцаалтын шатанд явж байна. Хэдхэн хоногийн өмнө буюу XNUMX-р сарын сүүлээр Гуандун хотын Дунгуан хотод Tesla Model Y болон Audi седан машин мөргөлдсөн билээ. Тесла жолоодлого алдаж, хашлага мөргөж, галд автсан.

Жаахан ухраад Гуандун мужийн Жианмен хотод байрлах NIO AUTO батерей солих станц шатаж байгааг олж харлаа. Шалтгаан? Гадны хүчин зүйлийн нөлөөнд автсан нь алсаас тогтоогдсон NIO хэрэглэгчийн батарей станц руу буцаж ирэхэд шалгалтын явцад шатсан байна.

Эдгээр нь цахилгаан автомашины (EV) тэврэлтэнд тэсвэртэй олон бензин сонирхогчдын төсөөлж байсан хар дарсан зүүд бөгөөд үүнийг арилгахад хамгийн хэцүү нь EV батерейны аюулгүй байдал юм. Энэ айдас нь үндэслэлгүй биш юм; батерейны гал нь ердийн машинаас илүү цахилгаан машинд илүү түгшүүр төрүүлдэг. Жишээлбэл, EV-ийн зайг бүхэл бүтэн машинд суурилуулсан тул гал гарсан тохиолдолд бүрэн шатдаг. Илүү сэтгэл түгшээсэн зүйл бол ердийн автомашины гал түймэр нь ихэвчлэн зам тээврийн осолтой холбоотой байдаг ч зарим үед цахилгаан машинууд амарч байх үедээ аяндаа шатаж, мэдээг илүү анхаарал татахуйц болгодог.

Эдгээр "дулааны гүйлтийн" тохиолдлын нийтлэг шалтгааныг гадаад аюул, дотоод сэтгэлийн түгшүүр гэсэн хоёр ангилалд хуваадаг. Гадны аюул заналхийлэл нь ихэвчлэн осол, өндөр температур, хэт цэнэглэлт, цэнэггүйдэл зэргээс шалтгаалж механик хүчирхийлэл, дулааны зохисгүй хэрэглээ, цахилгааны хүчирхийлэлд ордог. Зам тээврийн ослын үеэр хүчтэй мөргөлдсөний улмаас гал авалцахаас гадна ES8 EV нь явах эд ангид цохиулсны дараа батерейны бүтэц шахагдсанаас үүссэн богино залгааны улмаас 2019 онд засвар үйлчилгээний явцад аяндаа шатсан тухай мэдээлсэн. Хятадын бусад бараг бүх цахилгаан машин үйлдвэрлэгчид үүнтэй төстэй тохиолдлыг мэдээлсэн.

Дотоод сэтгэлийн зовнил гэх зүйл олон талтай. Эерэг ба сөрөг электрод, тусгаарлагч, электролит зэргээс бүрдсэн одоогийн лити-ион батерейнууд нь өөр өөрийн өвөрмөц аюулыг бий болгодог. Жишээлбэл, литийн бүрэх үзэгдэл нь аккумулятор дотор хөдөлж буй литийн ионууд электродуудыг тусгаарлах нимгэн мембран дээр хуримтлагдаж, литийн дендрит үүсгэдэг. Эдгээр дендрит нь мембраныг цоолж, богино холболт үүсгэж, дулааны хурдан хуримтлал үүсгэдэг.

Тиймээс батерейны бүтцийн бүрэн бүтэн байдал ба тусгаарлагчийн чанар нь батерейны аюулгүй байдлыг тодорхойлох чухал хүчин зүйл юм. Өндөр чанартай батерейнууд нь үйлдвэрээс гарахын өмнө нарийн шалгалтанд хамрагддаг бөгөөд үүнд эерэг ба сөрөг электрод, тусгаарлагчийн бүрэн бүтэн байдлыг гэмтээж, богино холболт үүсгэх зорилготой "хадаас нэвтрэх" туршилт (бүх нийтээр заавал дагаж мөрдөх шаардлагагүй).

Үүнийг харгалзан аюулгүй байдлыг сайжруулах байгалийн зам тодорхой харагдаж байна: шатамхай органик электролитийг хөдөлгөөнгүй, гоожихгүй, дулааны тогтвортой хатуу материалаар солих. Хатуу төлөвт батерейнууд нь аюулгүй байдал, эрчим хүчний нягтралаараа батерейны үйлдвэрлэлийн замын зураглалын тодорхой "дараагийн станц" болсон. Гэсэн хэдий ч өргөн хүрээтэй үрчлүүлэх аялал нь боломжгүй болсон нь батлагдсан. АНУ-ын Оак Риджийн үндэсний лаборатори 1990 онд анхны хатуу төлөвт батерейг бүтээсэн ч технологийн байнгын саад бэрхшээл байсаар байна.

Хатуу төлөвт батерейны ертөнцөд хатуу электролитийн материалын гурван үндсэн систем байдаг: полимер, исэл ба сульфид. Тус бүр өөрийн гэсэн давуу болон сул талуудтай бөгөөд бүгдээрээ арилжааны явцад бий болсон үйлдвэрлэлийн цар хүрээ, чанарын хяналтын сорилтуудтай тэмцэх ёстой.

Өвлийн улиралд цахилгаан хөдөлгүүрт автомашины зай бага температурт ажиллах чадвар муутай шингэн батерейг эргэлзэгчид шоолж байгаа бол зуны улиралд цэнэглэх явцад шатах эрсдэлтэй байдаг. Энэ нь бүх улирлын хэрэгцээг хангахуйц аюулгүй, илүү үр ашигтай батерей хэрэгтэйг онцолж байна.

Хатуу электролитийн нарийн төвөгтэй бүтцийг бий болгохын тулд 3D хэвлэх туршилт нь зарим амлалтыг харуулж байна. Жишээлбэл, Оксфордын их сургуулийн судлаачид механик бат бөх чанарыг сайжруулж, амархан хугарахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хатуу электролитээр дүүргэсэн гурван хэмжээст хүрээг бүтээхэд 3D хэвлэх аргыг ашигласан. Үүний нэгэн адил АНУ-ын “Сакуу” компани шаардлагатай электродын материал болон хатуу электролитийн нунтагыг субстрат дээр буулгаж, шингэн урвалжаар “хатууруулах” зорилгоор биндэр цацах технологийг ашигладаг.

3D хэвлэх нь интерфэйсийн контактын талбайг өргөтгөх, материалын сүвэрхэг байдлыг хянах боломжийг санал болгож болох ч эдгээр туршилтын техникийг бодитой, олноор үйлдвэрлэсэн шийдэл болгон хувиргахад шийдвэрлэх томоохон саад бэрхшээл байсаар байна. Гүйцэтгэл болон зардлыг тэнцвэржүүлэх, өргөтгөх боломжтой болгох, чанарын хяналтын хатуу стандартыг хадгалах нь эдгээр ирээдүйтэй шийдлүүдийг зам дээр бус лабораторид байлгахад тулгарч буй бэрхшээлүүд юм.

Бид улам бүр цахилгаан эрчим хүчний ирээдүй рүү уралдаж байгаа энэ үед төрөлхийн эрсдэлүүд болон аюулгүй байдлын арга хэмжээг сайжруулах байнгын эрэл хайгуул нь салбарыг эргэлтийн байдалд байлгадаг. Хэдий хэцүү сорилтуудыг үл харгалзан, тогтвортой ирээдүйн төлөө тууштай инноваци, амлалтаар дэмжигдсэн илүү аюулгүй, илүү үр ашигтай цахилгаан тээврийн хэрэгслийн үйлдвэрлэл рүү чиглэсэн марш үргэлжилсээр байна. Нью Йоркер үргэлжийн адил эдгээр үйл явдлыг анхааралтай ажиглаж, цаашдын аяллын талаар ойлголт, дүн шинжилгээ хийхэд бэлэн байх болно.