Elektrofahrzeuge geraten häufig in Brand. Warum kann die Sicherheit von Power-Akkus nicht gewährleistet werden?

In letzter Zeit kommt es häufig zu Bränden bei Elektrofahrzeugen. Im Vergleich zu den Vorjahren sind die Brandunfälle mit Elektrofahrzeugen in diesem Jahr sehr schwerwiegend. Branchenexperten sagten, dass es bei inländischen Elektrofahrzeugen Defizite in der Batterietechnologie gebe. Die Batteriesicherheit ist ein systemisches Problem und es gibt technische Barrieren bei Batteriezellen, -modulen und -PACKS.

Die Entwicklung der Heimbatterietechnologie scheint etwas zu schnell zu sein.

Die 18650-Batterien, die wir heute verwenden, sind klein und können die Wärme nur schwer ableiten. Es handelt sich um 811 selbst und die Zersetzungstemperatur des positiven Elektrodenmaterials liegt bei über 200 Grad, was ein ausgeklügeltes Wärmemanagement erfordert. Wenn die Temperatur nicht gut kontrolliert wird und es zu einem thermischen Durchgehen kommt, kann es leicht Feuer fangen.

Alle Batterieunternehmen meines Landes begannen mit der Produktion von Nickel-Kobalt-Mangan-Batterien des Typs 111. Die ausgereifteste inländische ternäre Technologie ist der Nickel-Kobalt-Mangan-Typ 523, gefolgt vom Nickel-Kobalt-Mangan-Typ 622. Das Verhältnis von Nickel, Kobalt und Mangan betrug 1:1:1 und wurde später 8:1:1. Je größer die Zahl davor, desto höher der Nickelgehalt und desto größer die Wahrscheinlichkeit von Folgeproblemen. Dies dient dem Streben nach einer hohen Energiedichte.

Die aktuelle Kombination aus Nickel, Kobalt und Mangan im ternären Material soll die Energiedichte erhöhen. Ein weiterer Grund für die häufigen Sicherheitsprobleme ist die rasante Entwicklung der Branche. Die Branche entwickelt sich rasant und die Nachfrage ist groß, doch die Batterietechnologie kann nicht mithalten.

Das Aufladen, insbesondere das Schnellladen, kann zu gewissen Schäden am Akku führen. Zu hohe Temperaturen beeinträchtigen die Membran in der Batteriezelle und können leicht einen Brand verursachen, wenn die Temperatur außer Kontrolle gerät. Eine zu hohe Energiedichte stellt auch höhere Anforderungen an die Vibrationsfestigkeit, Schlagfestigkeit, Ausdehnungsbeständigkeit sowie die Isolations- und Wärmedämmeigenschaften des Moduls.

Obwohl jeder in der Branche weiß, dass Sicherheit an erster Stelle steht, besteht kein Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Leistung. Im Hinblick auf die wissenschaftliche Forschung dauert die Entwicklung und Überprüfung von Batterien oder Materialien mehr als zwei Jahre oder sogar länger, um eine stabile und optimale Lösung zu finden. Obwohl unsere Richtlinien gut sind, ändern sie sich jedes Jahr, was etwas voreilig ist.

Dem Plan zufolge wird die Energiedichte der Akkuzellen meines Landes bis 2020 mehr als 300 Wh/kg erreichen, und wir streben an, 350 Wh/kg zu erreichen. Die Energiedichte des Systems soll 260 Wh/kg erreichen und die Kosten werden auf weniger als 1 Yuan/Wattstunde gesenkt. Ouyang Minggao, Executive Vice President des Electric Vehicle 100 Forum und Mitglied der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften, ist der Ansicht, dass das derzeitige Energiedichteziel von 350 Wh/kg für Einzelzellen und 260 Wh/kg für Systeme bis 2020 nicht mit den Sicherheitsanforderungen vereinbar sei und nicht durchgesetzt werden sollte.

In letzter Zeit wurden Brände bei Elektrofahrzeugen hauptsächlich durch ternäre Lithiumbatterien mit geringerer thermischer Stabilität verursacht; sie machten mehr als die Hälfte aus. Bei den Batterien der in Brand geratenen Fahrzeuge handelte es sich überwiegend um zylindrische Lithiumbatterien. Da dieser Batterietyp von einer massiven Stahlhülle umhüllt ist, steigt der Innendruck bei Erhitzung und Zersetzung stark an, wodurch es leicht zur Explosion und schnellen Entzündung des gesamten Batteriemoduls kommen kann. Darüber hinaus ereignen sich die meisten Brände während der Ladephase, insbesondere wenn die Batterie vollständig geladen ist.

Allerdings handelte es sich bei den an den Brandunfällen beteiligten Fahrzeugen überwiegend um alte Elektrofahrzeuge und die Energiedichte der Batteriesysteme war nicht hoch. Der Hauptgrund für die häufigen Unfälle mit Elektrofahrzeugen kann daher nicht einfach auf die Verwendung von Akkus mit zu hoher Energiedichte zurückgeführt werden. Der Hauptgrund für die häufigen Brandunfälle bei Elektrofahrzeugen ist das thermische Durchgehen der Batterie. Ein thermisches Durchgehen tritt auf, wenn die Temperatur der Antriebsbatterie einen bestimmten Grenzwert überschreitet und eine Kettenreaktion auslöst. Die Batterietemperatur steigt innerhalb kurzer Zeit stark an (bis zu mehreren Tausend Grad pro Sekunde), was zur Verbrennung führen kann.

Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.