ข้อดีด้านความปลอดภัยของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใบมีดของ BYD

คำว่า "ใบมีด" ใน "แบตเตอรี่ใบมีด" หมายถึงรูปร่างของเซลล์เดียว และไม่ใช่เทคโนโลยีสีดำที่ไม่เคยมีมาก่อน ลักษณะทางเคมีของมันยังคงเรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต อย่างไรก็ตาม ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องของการออกแบบโครงสร้างทางกายภาพและการอัปเดตวัสดุ ช่องว่างระหว่างมันกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคจึงเล็กลงเรื่อยๆ วันนี้เราจะมาดูกันว่า BYD บรรลุเป้าหมายนี้ได้อย่างไร อะไรคือข้อดีของแบตเตอรี่เบลดใหม่เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค
● ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ใบมีด
แบตเตอรี่ใบมีดของ BYD ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับ "มีด" แต่เซลล์แบตเตอรี่มีรูปร่างพิเศษมาก ยาวและบาง เหมือนกับใบมีด จึงเรียกว่า "แบตเตอรี่ใบมีด" เซลล์แบตเตอรี่ที่ใช้กับรถยนต์ BYD Han EV รุ่นต่างๆ มีความยาว 1 เมตร กว้างประมาณ 10 เซนติเมตร และหนาเพียง 2 เซนติเมตร แรงดันไฟฟ้าเซลล์เดียวคือ 3.34 V และความจุสามารถเข้าถึง 100 Ah นี่คือรูปทรงที่ไม่เคยปรากฏในรูปแบบเซลล์แบตเตอรี่ก่อนหน้านี้
1. การอัดแรงจากภายนอก
ในบทความก่อนหน้านี้ เราได้วิเคราะห์ว่าปัญหาด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรงที่สุดที่อาจเกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ลิเธียมคือการเผาไหม้และแม้แต่การระเบิด สาเหตุของปัญหาเหล่านี้อยู่ที่การระบายความร้อนภายในแบตเตอรี่ ข้อกำหนดประการแรกในการหลีกเลี่ยงการระบายความร้อนคือการหลีกเลี่ยงการบีบเซลล์แบตเตอรี่โดยแรงภายนอกในกรณีที่เกิดการชนกัน ด้านนอกของชุดแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ใบมีดของ BYD ยังคงออกแบบให้มีโครงสร้างกล่องดูดซับพลังงานคล้ายกับคานรถชน ซึ่งสามารถทนต่อแรงกระแทกที่ตัวแบตเตอรี่ผ่านการเสียรูปและการดูดซับพลังงาน เซลล์ใบมีดถูกจัดเรียงโดยตรงและแน่นหนาในแนวตั้งและยึดเข้ากับโครงของชุดแบตเตอรี่ ทำให้เซลล์แต่ละเซลล์กลายเป็นโครงสร้างและกลายเป็นลำแสงที่รองรับชุดแบตเตอรี่ คานขวางแบบบางไม่มีผลมากนัก แต่คานขวางจำนวนมากสามารถสร้างเอฟเฟกต์ที่ค่อนข้างคล้ายกับ "ตะเกียบหนึ่งกำมือที่บิดตลอดเวลา" และมีพื้นที่ที่ใหญ่ที่สุดโดยชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มจะโค้งงอหันไปทางด้านหน้าและ ด้านหลังรถโดยมีพื้นที่กันชนด้านนอกเพียงพอ ในมาตรฐานการทดสอบ 100-800kN สำหรับแบตเตอรี่เบลด แบตเตอรี่จะเสียรูปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น โดยไม่มีควันหรือไฟ ในการทดสอบแรงกดสามจุด ในที่สุดแบตเตอรี่เบลดสามารถทนแรงดันได้ 445kN และแรงกระแทกและแรงอัดนั้นแข็งแกร่งกว่าโครงสร้างแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม
2. การระบายความร้อนแกนหลัก
อุบัติเหตุส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่เกี่ยวข้องกับการระบายความร้อนของแบตเตอรี่ไฟฟ้า หรือเนื่องจากการชนและการอัดขึ้นรูป หรือเนื่องจากการชาร์จมากเกินไปและการคายประจุมากเกินไป ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของแกนแบตเตอรี่และการจุดระเบิด แบตเตอรี่ลิเธียมแบบ ternary ทั่วไปอาจประสบปัญหาการระบายความร้อนเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 200 องศา และยิ่งปริมาณนิกเกิลในวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกสูง ก็ยิ่งไม่เสถียรมากขึ้นเท่านั้น (ปัจจุบัน แบตเตอรี่ NCM811 ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงสุดบ่งชี้ว่าอัตราส่วนของนิกเกิล โคบอลต์ และแมงกานีสในขั้วไฟฟ้าบวกคือ 8:1:1 ซึ่งในทางทฤษฎีเป็นอัตราส่วนที่ไม่เสถียรที่สุด) หาก BMS ไม่สามารถปิดเครื่องและกระจายความร้อนใน ในเวลาที่เหมาะสมก็มีแนวโน้มที่จะเกิดการเผาไหม้
ความเสถียรทางความร้อนของวัสดุแคโทดลิเธียมเหล็กฟอสเฟตนั้นไม่น้อยไปกว่าลิเธียมไตรภาค มีความเสถียรสูงมากภายใน 500 องศา และมีความเป็นไปได้ที่จะมีการระบายความร้อนเมื่อเกิน 800 องศาเท่านั้น นอกจากนี้ แม้ว่าจะมีการระบายความร้อนเกิดขึ้น การปล่อยความร้อนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตจะช้ามากและไม่ปล่อยออกซิเจนในระหว่างการสลายตัว ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการจุดระเบิด เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ทั่วไปที่ทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน แบตเตอรี่ใบมีดมีโครงสร้างแถบยาวพร้อมพื้นที่กระจายความร้อนขนาดใหญ่ ซึ่งมาพร้อมกับความยาวของวงจรที่ยาวและความสามารถในการสร้างความร้อนต่ำของวงจรทั้งหมด กล่าวโดยสรุป การสร้างความร้อนต่ำและประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีช่วยลดโอกาสที่ความร้อนจะหนีหรือการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง ในการทดสอบการฝังเข็มที่ยากที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม BYD ได้ชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มตามวิธีทดสอบการฝังเข็ม GB/T 31485-2015 โดยใช้เข็มเหล็กทนความร้อนสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. เจาะแบตเตอรี่ทั้งหมด ที่ความเร็ว (25 ± 5) มม./วินาที จากทิศทางที่ตั้งฉากกับแผ่นอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ สร้างสภาพแวดล้อมการลัดวงจรเทียมภายใต้สภาวะที่รุนแรงเพื่อทดสอบความปลอดภัยของแบตเตอรี่เมื่อได้รับความเสียหายรุนแรงที่สุด หลังจากการเจาะ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบไตรภาค NCM622 เผาไหม้อย่างรุนแรงและอุณหภูมิพื้นผิวเกิน 500 องศา หลังจากเวลาตอบสนองสั้น ๆ แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตจำนวนมากจะเริ่มขยายและเปิดวาล์วระบายแรงดันเพื่อขับของเหลวและก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงออกจากภายใน แม้ว่าจะไม่มีเปลวไฟ แต่อุณหภูมิพื้นผิวก็เพิ่มขึ้นถึง 200 องศา - 400 องศา แม้ว่าจะมีความเสี่ยงอยู่บ้าง แต่อุณหภูมิโดยรวมก็ยังอยู่ในช่วงควบคุม