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電池知識(shí)

電池的安全性需要考慮哪些因素?

來源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-05-17 15:06    點(diǎn)擊量:

言歸正傳,說了這么多我們回到問題本身,不然要引起眾怒了!

新能源汽車的電池性能和安全性我分開闡述:Pack電池性能和電池安全性(至于整車高壓安全在這里就不過多闡釋了,不大符合問題需求,后續(xù)有機(jī)會(huì)再單獨(dú)分享)。

  • 1、Pack電池性能

說起電池性能,首當(dāng)其沖的就是電芯,目前國內(nèi)絕大多數(shù)車企所使用的電芯都由供應(yīng)商供應(yīng),比如:CATL、BYD、國軒高科等,之后可能會(huì)放開到LG、三星等國外供應(yīng)商。所以電池性能在電芯層面來說,主要還是看供應(yīng)商的技術(shù)水平。目前市場上乘用車普遍采用的都是三元鋰離子電芯,曾經(jīng)以運(yùn)用磷酸鐵鋰電芯打安全牌的某迪在大環(huán)境的驅(qū)使下也很自覺的切換為了三元鋰離子電芯。

電芯圖片

很多人以電池能量密度參數(shù)作為評價(jià)電池性能好壞的主要依據(jù),這是有問題的。一個(gè)產(chǎn)品的電池技術(shù)好確實(shí)可以提升其電池能量密度,但是反過來卻不能通過電池能量密度來證明這個(gè)產(chǎn)品電池性能好。說到這兒,作為電動(dòng)汽車高壓安全倡導(dǎo)者,我不得不吐槽一下電動(dòng)汽車補(bǔ)貼新政中關(guān)于電池能量密度的部分。就像我之前跟朋友討論補(bǔ)貼新政的時(shí)候說的:按照電池能量密度增加補(bǔ)貼會(huì)錯(cuò)誤的引導(dǎo)廠家,特別是整車廠在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候忽視電池本體的安全防護(hù),通過減少殼體結(jié)構(gòu)、采用輕質(zhì)低強(qiáng)的材料等手段來通過物理結(jié)構(gòu)上提升電池的能力密度。這不利于電池本體的安全性防護(hù)的提升,雖然電池軟件方面做好監(jiān)控和防護(hù)很關(guān)鍵,但是其硬件結(jié)構(gòu)的防護(hù)也必不可少,以前大家對電池殼體強(qiáng)度要求很高,擔(dān)心安全問題,但隨著對補(bǔ)貼的追逐,各種減質(zhì)減重,技術(shù)一般又比較激進(jìn)的產(chǎn)品在使用過程中風(fēng)險(xiǎn)會(huì)逐漸增加,細(xì)思極恐!這樣的鼓勵(lì)機(jī)制有些扯犢子,還不如鼓勵(lì)電芯技術(shù)發(fā)展來得更穩(wěn)妥一些!

2018年電池能量密度補(bǔ)貼系數(shù)(圖片引用于車乎說車,侵刪)

重點(diǎn)來了,那該如何區(qū)分一款新能源汽車產(chǎn)品的電池性能的好壞呢?

一條:看同等使用條件下的電池能量衰減度。給大家分享一句我的口頭禪:任何不敢作電池衰減承諾的車企都是流氓?。?!

  • 2、Pack電池安全性

關(guān)于Pack電池安全性, 

老師已經(jīng)在他的回答中給大家非常完整的羅列了關(guān)于電池包安全的相應(yīng)法律法規(guī),辛苦、謝謝!同時(shí),有個(gè)好消息告訴大家,針對電池包安全的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池安全要求》也正在制定中,這對于未來電池系統(tǒng)的安全也是有里程碑式的意義的。

 

除了相關(guān)法律法規(guī)的安全性規(guī)定,各家車企根據(jù)各自的技術(shù)積累也會(huì)有相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)電池安全設(shè)計(jì)。但總的來說,差異主要體現(xiàn)在以下幾項(xiàng):

(1)電池系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)集成技術(shù)

電池系統(tǒng)電芯、模組布置方式、高低壓鏈接線束的選擇、繼電器的選用、電池殼體材料、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等等,更詳細(xì)的涉及到企業(yè)機(jī)密,就不過多闡述了。

(2)BMS電池管理系統(tǒng)技術(shù)

BMS(Battery Management System),即電池管理系統(tǒng),是電池系統(tǒng)最關(guān)鍵的零部件,及電池系統(tǒng)的大腦。BMS能夠提高電池的利用率,防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使用壽命,監(jiān)控電池系統(tǒng)狀態(tài),為電池系統(tǒng)的正常使用及安全防護(hù)保駕護(hù)航。國內(nèi)能自主開發(fā)BMS的不多。

(3)電池系統(tǒng)測試技術(shù)

測試是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié),整車從立項(xiàng)到正式上市這么長的周期中測試一直在進(jìn)行。從零部件到系統(tǒng),從硬件到軟件,不同的環(huán)境,不同的工況等等??傊痪湓挘瑳]有較深的技術(shù)積累的企業(yè)如果快速的推出一款產(chǎn)品,在我眼里都持保留和質(zhì)疑的態(tài)度!

電池系統(tǒng)爆炸圖(圖片來源于綠芯之友公眾號,侵刪)

重點(diǎn)來了,那該如何區(qū)分一款新能源汽車產(chǎn)品的電池的安全性高低呢?

兩條:一、作為普通用戶來說,看品牌和研發(fā)投入程度,越大的品牌、越高的研發(fā)投入出來的產(chǎn)品不一定很好,但至少不會(huì)很差。二、想快速區(qū)分的可以先點(diǎn)贊,然后關(guān)注我,然后私信我,我給你建議(不涉密的前提下)。

磷酸鐵鋰電池--用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。

三元鋰電池--用鎳鈷錳酸鋰做為正極材料的鋰離子電池。

成本方面,磷酸鐵鋰電池不含貴重金屬元素(比如鈷等),所以成本比較低廉。

性能方面,兩者主要差異在能量密度、安全性和溫度適應(yīng)性。

能量密度:根據(jù)比克電池提供的資料,其18650電池(三元鋰電池)的能量密度已經(jīng)達(dá)到232Wh/kg。而目前國內(nèi)主流的磷酸鐵鋰電池基本上徘徊在170-190Wh/kg左右。由于能量密度大,所以三元鋰電池體積更小,質(zhì)量更輕,這意味著可以給汽車節(jié)省更多空間,并且在車輛行駛時(shí),更輕的重量可以提供更大的續(xù)航里程。

安全性:磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固難以分解(700-800℃才會(huì)開始發(fā)生分解),在高溫或過充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì),且在面對撞擊、針刺、短路等情況時(shí)不會(huì)釋出氧分子,不會(huì)產(chǎn)生劇烈的燃燒,一句話總結(jié)就是相當(dāng)安全。而三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差,250-300℃就會(huì)發(fā)生分解,遇到電池中可燃的電解液、碳材料后一點(diǎn)就著,產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步加劇正極分解,在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)爆燃。車輛發(fā)生事故時(shí),外力的撞擊會(huì)損壞電池隔膜從而導(dǎo)致短路,短路時(shí)發(fā)出的熱量會(huì)造成電池?zé)崾Э夭⑹箿囟妊杆偕仙?00℃以上,所以時(shí)常會(huì)有新能源汽車自燃的新聞。因此,在使用三元鋰電池時(shí)尤其要對熱管理提出較高的要求。

溫度適應(yīng)性:磷酸鐵鋰電池的一大缺點(diǎn)在于其性能受溫度影響大,尤其是低溫環(huán)境下,放電能力和容量均會(huì)大幅度降低,在零下20°C時(shí)電池容量僅為常溫下的54%,而三元鋰電池這一數(shù)值在70%,還算堅(jiān)挺。

總結(jié)一下,磷酸鐵鋰電池耐高溫、安全性好。三元鋰電池耐低溫、能量密度大。


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