Ҳангоми сӯхтани батареяи EV чӣ мешавад?

Вақте ки батареяи EV месӯзад, он одатан аз падидаи "гурехтаи гармӣ" ном дорад. Ба ибораи соддакардашуда, ин як реаксияи занҷирест, ки вақте ки ҳуҷайраи батарея бо ягон сабаб аз ҳад зиёд гарм мешавад, аксар вақт аз сабаби зарари ҷисмонӣ, гармшавӣ ё аз ҳад зиёд пуркунии барқ ​​​​(бо «зарарҳои беруна» номида мешавад) оғоз меёбад. Баъзан, он метавонад аз ҷониби як масъалаи дохилӣ, ба монанди нуқсонҳои истеҳсолӣ ё ноқилҳои кӯтоҳ дар дохили ҳуҷайраи батарея (бо номи "ташвишҳои дохилӣ" номида мешавад) рух диҳад.

Батареяи EV-и сӯхташуда метавонад махсусан ташвишовар бошад, зеро бар хилофи мошини анъанавии муҳаррики дарунсӯзӣ, батареяҳо дар EV аксар вақт дарозии мошинро идора мекунанд. Вақте ки як ҳуҷайраи батареяи EV оташ мегирад, гармӣ метавонад ҳуҷайраҳои наздикро низ оташ гирад ва ба реаксияи занҷир оварда расонад, ки метавонад ба зудӣ тамоми бастаи батарея ва эҳтимолан тамоми мошинро фаро гирад.

Барои ҳалли мушкилот, навъи маъмултарини батареяе, ки дар EV-ҳои имрӯза истифода мешавад, батареяи литий-ион, дорои электролитҳои моеъи органикии оташгиранда дорад. Ин ба ин батареяҳо бештар майл ба оташ гирифтан ва таркиданро ҳангоми вайрон кардан ё коркарди нодуруст мекунад. Илова бар ин, хатари мушаххасе вуҷуд дорад, ки "дендритҳои литий" ном доранд, ки пешгӯиҳои ночизи сӯзан монанданд, ки метавонанд ҳангоми пуркунии барқ ​​​​дар анод пайдо шаванд. Агар ин дендритҳо ба қадри кофӣ калон шаванд, онҳо метавонанд сепараторро сӯрох карда, ноқилҳои кӯтоҳро ба вуҷуд оранд ва эҳтимолан ба вазъияти гармидиҳии гармӣ оварда расонанд.

Аз ин рӯ, тамомияти сохтори батарея ва сифати сепараторҳо омилҳои муҳими таъмини бехатарии батареяи EV мебошанд. Ҳамин тариқ, батареяҳои босифат пеш аз тарк шудан аз корхона аз санҷишҳои гуногуни стресс, аз ҷумла санҷиши "пунксия" мегузаранд, ки ноқилҳои кӯтоҳеро, ки дар натиҷаи осеби ҳамзамон ба электродҳои мусбат ва манфӣ ва сепаратор ба вуҷуд омадааст, тақлид мекунад.

Сарфи назар аз гуфтаҳои боло, қайд кардан муҳим аст, ки гурезиши гармӣ дар EV-ҳо нисбатан кам аст ва бисёре аз истеҳсолкунандагон, тадқиқотчиён ва муассисаҳо барои минбаъд беҳтар кардани бехатарии ин батареяҳо боғайратона кор мекунанд. Яке аз равишҳо таҳияи батареяҳои ҳолати сахт мебошад, ки электролитҳои моеъи оташгирандаро бо батареяи сахти оташнашаванда иваз мекунанд. Бо вуҷуди ин, то соли 2023, ин батареяҳо ҳоло ҳам дар марҳилаи тадқиқот ва рушд қарор доранд.

Дар рӯзҳои аввали моҳи августи соли 2023 як мошини NIO ES8 дар шаҳри Чжэцзяни Чин ба сутуни роҳ бархӯрд ва дар тӯли чанд сония оташ гирифт ва ҷони ронандаро бардошт. Ҳодиса то ҳол мавриди таҳқиқ қарор дорад. Чанд рӯз пеш, дар охири моҳи июл, дар Донггуани Гуандун як мошини Tesla Model Y ва седан Audi ба ҳам бархӯрд. Мошини Тесла идораро аз даст дод, ба девора бархӯрд ва оташ гирифт.

Каме ба ақиб равед ва мо як истгоҳи ивазкунии батареяи NIO AUTO дар Ҷянмени Гуандунро мебинем. Сабаб? Батареяи корбари NIO, ки аз ҷониби қувваҳои беруна осеб дидааст, ҳангоми бозгашт ба истгоҳ оташ гирифт.

Инҳо сенарияҳои даҳшатнокест, ки бисёре аз дӯстдорони бензин, ки ба оғӯши мошинҳои барқӣ (EVs) тобоваранд, тасаввур карда буданд ва осон кардани онҳо душвортарин: бехатарии батареяҳои EV. Ин тарс беасос нест; Сӯхторҳои батарея дар EV метавонад назар ба мошинҳои муқаррарӣ нигаронкунандатар бошанд. Масалан, батареяи EV дар тамоми мошин муттаҳид карда шудааст, ки он ҳангоми сӯхтор ба пурра сӯхтани он моил аст. Боз ҳам ташвишовартар аст, дар ҳоле ки сӯхторҳои маъмулии мошинҳо одатан бо садамаҳои нақлиётӣ алоқаманданд, EV-ҳо баъзан ҳангоми истироҳат метавонанд худсарона сӯхта шаванд ва ин хабарро барҷастатар гардонад.

Сабабҳои маъмулии ин ҳодисаҳои “гурезаи гармӣ” ба ду гурӯҳ тақсим мешаванд: таҳдидҳои беруна ва нигарониҳои дохилӣ. Таҳдидҳои беруна аз сӯиистифодаи механикӣ, суиистифодаи гармӣ ва суиистифодаи барқро дар бар мегиранд, ки маъмулан дар натиҷаи садамаҳо, ҳарорати баланд, пуркунии аз ҳад зиёд ё разряд. Илова ба оташ гирифтани бархӯрди шадид ҳангоми садамаҳои нақлиётӣ, NIO инчунин дар бораи ҳодисаи сӯхтани стихиявии ES8 EV дар соли 2019 ҳангоми нигоҳдорӣ аз сабаби расиши кӯтоҳе, ки аз фишурдани сохтори батарея пас аз зарбаи шасси ба вуҷуд омадааст, хабар дод. Тақрибан ҳамаи дигар истеҳсолкунандагони EV Чин ҳолатҳои шабеҳро гузориш додаанд.

Ташвишҳои дохилии ба истилоҳ гуногунҷабҳа мебошанд. Батареяҳои ҷории литий-ион, ки асосан аз электродҳои мусбат ва манфӣ, сепараторҳо ва электролитҳо иборатанд, хатарҳои беназири худро пешниҳод мекунанд. Масалан, падидаи пӯхтани литий вақте ба амал меояд, ки ионҳои литий дар дохили батарея ҳаракат мекунанд, дар мембранаи тунуке, ки электродҳоро ҷудо мекунанд, ҷамъ шуда, дендритҳои литийро ташкил медиҳанд. Ин дендритҳо метавонанд мембранаро сӯрох карда, расиши кӯтоҳ ва ҷамъшавии босуръати гармиро ба вуҷуд оранд.

Аз ин рӯ, якпорчагии сохтори батарея ва сифати ҷудокунанда омилҳои муҳими бехатарии батарея мебошанд. Батареяҳои баландсифат пеш аз баромадан аз корхона аз санҷиши ҷиддӣ мегузаранд, аз ҷумла санҷиши «даромади нохунҳо» (ҳарчанд дар умум ҳатмӣ нест), ки ба ноқилҳои кӯтоҳ тавассути вайрон кардани тамомияти электродҳои мусбат ва манфӣ ва сепаратор нигаронида шудааст.

Бо дарназардошти ин, роҳи табиии беҳтар кардани бехатарӣ равшан ба назар мерасад: электролитҳои органикии оташгирандаро бо маводи сахти ҳаракатнашаванда, рахнанашаванда ва аз ҷиҳати гармӣ устувор иваз кунед. Батареяҳои сахти барқ ​​​​дар харитаи роҳи саноати батарея барои бехатарӣ ва зичии энергетикӣ "истгоҳи навбатӣ" шуданд. Бо вуҷуди ин, сафар ба фарзандхондии васеъ номумкин аст. Сарфи назар аз он, ки Лабораторияи Миллии ИМА Оук Ридж дар соли 1990 аввалин батареяи сахти сахтро ба вуҷуд овард, монеаҳои пайвастаи технологӣ боқӣ мондаанд.

Дар ҷаҳони батареяҳои ҳолати сахт се системаи асосии маводи электролитии сахт мавҷуданд: полимерҳо, оксидҳо ва сулфидҳо. Ҳар яке ҷиҳатҳои қавӣ ва заъфи худро дорад ва ҳама бояд бо миқёспазирии истеҳсолот ва мушкилоти назорати сифат, ки ба тиҷорат хосанд, мубориза баранд.

Скептикҳо дар фасли зимистон коҳиш ёфтани масофаи мошинҳои барқиро ба далели кори бади батареяҳои моеъ дар ҳарорати паст масхара мекунанд, дар ҳоле ки хатари эҳтимолии сӯзиш ҳангоми пур кардани барқ ​​дар тобистон низ нигаронкунанда аст. Ин зарурати батареяи бехатартар ва самаранокро таъкид мекунад, ки метавонад талаботи тамоми фаслҳоро иҷро кунад.

Таҷрибаҳо бо чопи 3D барои сохтани сохторҳои мураккаб барои электролитҳои сахт баъзе ваъдаҳоро нишон доданд. Масалан, муҳаққиқони Донишгоҳи Оксфорд чопи 3D-ро барои сохтани чаҳорчӯбаи сеченака, ки бо электролитҳои сахт пур карда шудааст, барои беҳтар кардани қувваи механикӣ ва пешгирии шикастани осон истифода бурданд. Ба ҳамин монанд, ширкати амрикоии Сакуу технологияи ҷаъбаи пайвандкуниро истифода мебарад, то маводҳои зарурии электродҳо ва хокаҳои электролитҳои сахтро ба субстрат гузорад ва онҳоро бо реагентҳои моеъ "сахт" кунад.

Гарчанде ки чопи 3D метавонад василаи васеъ кардани майдони тамоси интерфейс ва назорати ковокагии маводро пешниҳод кунад, то ба як ҳалли қобили таваҷҷуҳ ва истеҳсоли оммавӣ табдил додани ин усулҳои таҷрибавӣ то ҳол монеаҳои бузурге ҳастанд, ки бояд бартараф карда шаванд. Мувозинати кор ва арзиш, ноил шудан ба миқёспазирӣ ва нигоҳ доштани стандартҳои қатъии назорати сифат мушкилоти дар пешистода мебошанд, ки ин ҳалли умедбахшро на дар роҳ дар лаборатория нигоҳ медоранд.

Вақте ки мо ба ояндаи афзояндаи электрикӣ меравем, хатарҳои хос ва пайгирии доимии чораҳои беҳтаршудаи бехатарӣ саноатро дар ҳолати ҷараён нигоҳ медоранд. Сарфи назар аз мушкилоти даҳшатбор, роҳпаймоӣ ба сӯи саноати бехатартар ва самараноки мошинҳои барқӣ идома дорад, ки аз навовариҳои бефосила ва ӯҳдадориҳо ба ояндаи устувор бармеангезад. Тавре ки ҳамеша буд, New Yorker ба ин пешрафтҳо диққати ҷиддӣ медиҳад ва омода аст, ки дар бораи сафари оянда фаҳмиш ва таҳлил пешниҳод кунад.