Ein weiteres Fahrzeug mit neuer Energie ist populär geworden! Wie soll ich ein Auto auswählen?

In den letzten Jahren haben mit der zunehmenden Verbreitung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie die Nachrichten über die Selbstentzündung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie allmählich zugenommen.

Letzte Woche erregte ein Vorfall der Selbstentzündung eines Fahrzeugs mit neuartigem Antrieb auf der Nanpu-Brücke große öffentliche Aufmerksamkeit. Dichter Rauch stieg am Unfallort auf und das Fahrzeug, das Feuer gefangen hatte, brannte bis auf die Grundmauern aus. Der Verkehr von Pudong nach Puxi über die Nanpu-Brücke war vorübergehend unterbrochen.

Bildquelle: Kankan News

Fahrzeuge mit neuer Energie haben aufgrund ihrer Vorteile wie Energieeinsparung, Umweltschutz und keine Reisebeschränkungen viele Freunde angezogen, die ein Auto kaufen möchten. Das Sicherheitsrisiko einer „Selbstentzündung“ hält jedoch viele Menschen davon ab.

Warum fangen mit neuer Energie betriebene Fahrzeuge spontan Feuer? Wie vermeidet man Unfälle? Wie wählt man ein Fahrzeug mit neuer Energie aus? Lassen Sie uns heute darüber sprechen.

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Warum fangen mit neuer Energie betriebene Fahrzeuge spontan Feuer?

Die meisten Selbstentzündungsunfälle bei Fahrzeugen mit neuer Antriebsenergie werden durch ein thermisches Durchgehen der Antriebsbatterie verursacht. Die Ursachen für das thermische Durchgehen sind sehr komplex. Mechanische Schäden, falsche Betriebstemperaturen und elektrischer Missbrauch sind drei häufige Ursachen.

1) Mechanischer Schaden

Eine wichtige Ursache für thermisches Durchgehen ist eine Fahrzeugkollision[1]. Batterien neigen zu Kurzschlüssen, wenn sie gequetscht oder durchstochen werden[2], was zu lokaler Überhitzung und sogar zu Feuer führen kann.

2) Unsachgemäße Arbeitstemperatur

Der Elektrolyt in der Batterie neigt dazu, bei hohen Temperaturen große Mengen Gas und Wärme freizusetzen, wodurch die Voraussetzungen für eine Verbrennung geschaffen werden[3].

3) Elektrischer Missbrauch

Zu elektrischem Missbrauch zählen Überladung und Überentladung. Überladen[4] und Überentladen[5] können zu einer Überhitzung der Batterie und möglicherweise zu einer Entzündung der Batterie führen.

Wir alle wissen, dass die drei Elemente der Verbrennung brennbare Materialien, Verbrennungshilfsmittel (normalerweise Sauerstoff) und die Temperatur sind, die den Zündpunkt erreicht. In den oben genannten Situationen steigt die Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie weiter an. Wenn der Zündpunkt erreicht ist, reagieren Elektrolyt, Membran und andere Brennstoffe mit Sauerstoff, wodurch in sehr kurzer Zeit und auf begrenztem Raum große Mengen Energie und Gas freigesetzt werden, was mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Explosion führt.

Am 16. April fing auf der Shanghai Jiamin Elevated Road ein mit neuartigem Antrieb betriebenes Auto Feuer.

Quelle: Daily Economic News

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Wie kann eine Verbrennung der Batterie verhindert werden?

Für die Verbrennung ist die gleichzeitige Anwesenheit von drei Elementen erforderlich. Es ist schwierig, Sauerstoff zu isolieren, aber wir können das thermische Durchgehen der Batterie verbessern, indem wir von den beiden Aspekten brennbarer Materialien und Temperatur ausgehen.

1) Festelektrolyt

Die Hauptbestandteile des Elektrolyten sind organische Stoffe aus Kohlenstoff und Wasserstoff, die leicht mit Sauerstoff reagieren und im Verbrennungsprozess die Rolle eines „Brennstoffs“ spielen.

Festkörperelektrolyte sind eine neue Forschungsrichtung, die von vielen Auto- und Batterieherstellern verfolgt wird. Festkörperelektrolyte liegen in fester Form vor und sind nicht leicht entflammbar[6]. Sie können außerdem die Energiedichte von Batterien erhöhen[7] und so die Reichweitenangst der Benutzer lösen. Derzeit ist die Anwendung von Festkörperbatterien noch schwierig, aber viele Unternehmen produzieren aktiv Übergangsprodukte – Halbfestkörperbatterien[8].

Schematische Darstellung des Aufbaus einer Festkörperbatterie

Bildquelle: Referenz [9]

2) Batteriemanagementsystem (BMS)

Das Batteriemanagementsystem kann die Batteriespannung, den Strom und die Temperatur in Echtzeit überwachen und Schutz vor Überladung, Überentladung, Übertemperatur und Untertemperatur bieten[10], wodurch sichergestellt wird, dass die Batterie unter sicheren Bedingungen effizient arbeitet.

Forscher arbeiten intensiv daran, die Sicherheit von Akkumulatoren zu verbessern. Als normale Verbraucher können wir Folgendes tun:

1) Verwenden Sie den Akku richtig, laden Sie ihn rechtzeitig auf und ziehen Sie den Stecker so schnell wie möglich nach dem Laden, um eine Überladung zu vermeiden.

2) Fahren Sie sicher, um Kollisionen zu vermeiden.

3) Sollte die Batterie brennen, verlassen Sie bitte schnellstmöglich den Brandort und rufen Sie die Feuerwehr unter der Nummer 119. Versuchen Sie nicht, den Brand selbst zu löschen, um Personenschäden zu vermeiden.

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Wie wählt man ein Fahrzeug mit neuer Energie aus?

Aus Sicht der Batteriepraktikabilität und -sicherheit können Sie bei der Auswahl eines Fahrzeugs mit neuer Energie auf die folgenden Punkte achten:

1) Akkulaufzeit

Es wird empfohlen, Fahrzeuge mit neuer Energie und entsprechend dem tatsächlichen Bedarf mit entsprechender Reichweite zu kaufen. Je größer die Reichweite eines reinen Elektrofahrzeugs und je höher der Batteriestand, desto heftiger und schwerwiegender ist eine eventuell auftretende Selbstentzündung.

2) Schnelles Laden

Obwohl Schnellladen und Ultraschnellladen Zeit sparen können, wirkt sich die hohe Ladegeschwindigkeit negativ auf die Akkulaufzeit aus. Wenn das Fahrzeug sowohl über den Schnelllade- als auch den Normallademodus verfügt, wird empfohlen, möglichst nicht schnell zu laden, sondern nur bei Bedarf schnell zu laden.

3) Akkulaufzeit

Aus Materialsicht ist die Zyklenlebensdauer von Lithium-Eisenphosphat-Batterien länger und sicherer als die von ternären Lithiumbatterien. Allerdings ist die Energiedichte von Lithium-Eisenphosphat-Batterien geringer als die von ternären Lithium-Batterien. Bei gleichem Gewicht weisen Fahrzeuge mit ternären Lithiumbatterien eine längere Batterielebensdauer auf.

4) Sicherheit

Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen Fahrzeuge nationale Standards erfüllen (wie etwa „Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuge“ und „Sicherheitsanforderungen für Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge“). Darüber hinaus gilt: Je stabiler die Außenhülle des gesamten Batteriepakets im Auto ist, desto besser. Eine starke Außenhülle kann Schäden an der Batterie durch äußere Kräfte wirksam reduzieren.

Unabhängig davon, ob es sich um ein Fahrzeug mit neuer Energie oder ein Benzinfahrzeug handelt, steht die Fahrsicherheit immer an erster Stelle. Durch die Vermeidung von Problemen im Vorfeld ihrer Entstehung und einen ruhigen Umgang mit ihnen können die durch Risikounfälle verursachten Verluste erheblich reduziert werden. Abschließend wünsche ich mir, dass jeder ein passendes Auto kaufen kann.

Verweise
[1] SHAN T, WANG Z, HONG J, et al. Überblick über den „mechanischen Missbrauch – thermisches Durchgehen“ von Batterien für Elektrofahrzeuge und die dazugehörige Sicherheitspräventions- und Kontrolltechnologie [J]. Zeitschrift für Maschinenbau, 2022, 58(14).

[2] LIU B, YIN S, XU J. Integriertes Berechnungsmodell einer Lithium-Ionen-Batterie unter Nagelpenetration [J]. Angewandte Energie, 2016, 183:278-289.

[3] Yu Zhixiang. Forschung zur Diagnose von thermischem Durchgehen bei der Leistungsbatterie eines Elektrofahrzeugs[J]. Automobilwissenschaft und -technologie, 2023, (2): 48-55.

[4] REN D, FENG X, LU L, et al. Überladeverhalten und Ausfallmechanismen von Lithium-Ionen-Batterien unter verschiedenen Testbedingungen [J]. Angewandte Energie, 2019, 250:323-332.

[5] GUO R, LU L, OUYANG M, et al. Mechanismus des gesamten Tiefentladungsprozesses und des durch Tiefentladung verursachten internen Kurzschlusses in Lithium-Ionen-Batterien [J]. Wissenschaftliche Berichte, 2016, 6(1).

[6] TAKADA K. Fortschritt und Perspektiven von Festkörper-Lithiumbatterien [J]. Acta Materialia, 2013, 61(3):759-770.

[7] WANG C, FU K, KAMMAMPATA SP, et al. Granat-artige Festkörperelektrolyte: Materialien, Schnittstellen und Batterien [J]. Chemical Reviews, 2020, 120(10):4257-4300.

[8] People’s Daily Online. Der Markt für Festkörperbatterien ist weiterhin heiß [EB/OL]. (2024-2-26) [2024-3-7]. http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2024-02/26/content_26044994.htm

[9] XU L, TANG S, CHENG Y, et al. Schnittstellen in Festkörper-Lithiumbatterien [J]. Joule, 2018, 2(10):1991-2015.

[10] PAKDEL R, YAVARINASAB M, ZIBAD MR, et al. Entwurf und Implementierung eines Lithium-Batterie-Managementsystems für Elektrofahrzeuge [M]. 2022 9. Iranische Konferenz für erneuerbare Energien und dezentrale Energieerzeugung (ICREDG). 2022: 1-6.

Autor: Zhang Jiayun, ein direkter Doktorand in der Abteilung für Materialwissenschaften der Fudan-Universität, dessen Forschungsrichtung Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien sind

Planung: Hua Wenyi

Herausgeber: Tinker Bell

Danksagung: Professor Ma Ruguang von der School of Materials Science and Engineering der Suzhou University of Science and Technology lieferte wissenschaftliche Beratung für diesen Artikel

Quelle des Titelbildes: Xinmin Evening News