Elektrikli bisiklet bataryalarının ve şarjının güvenliğine ilişkin detaylı analiz

Lityum iyon pillerin elektrikli bisikletlerde kullanımı

Elektrikli bisikletlere ek olarak, lityum iyon piller elektrikli araçlar alanında iyi bir şekilde uygulanmıştır ve Çin yapımı lityum iyon piller küresel pazarın çoğunu işgal etmiştir. Veriler, 2021 yılı sonuna kadar Çin'in güç bataryası üretim kapasitesinin dünya toplamının yaklaşık 70%'sini oluşturacağını ve dünyanın en büyük 10 lityum batarya üreticisi arasında Çin'in altı koltuk işgal edeceğini göstermektedir.

Çin karakteristiğine sahip elektrikli bisikletlere gelince, lityum akülerin yanı sıra uzun süredir kullanılan kurşun-asit aküleri de içerirler. Kurşun-asit aküler elektrikli bisikletlerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve başlıca avantajları düşük maliyet, güvenlik ve kararlılık, yüksek akım deşarjı ve yüksek ve düşük sıcaklıkta deşarj performansıdır. Kurşun-asit akülerin elektrikli bisikletlerdeki uygulaması çok olgunlaşmıştır. Elektrikli bisiklet akülerinin ana gücüdür ve pazar büyüklüğü 50 milyar RMB'ye yakındır. Bununla birlikte, kurşun-asit aküler daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir ve aynı akü kapasitesi için daha ağırdır.

Lityum-iyon akülerin temel avantajı, yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmaları, kurşun-asit akülerden daha hafif olmaları ve daha uzun hizmet ömrüne sahip olmalarıdır. Yeni ulusal standart, elektrikli bisikletlerin ağırlığına katı kısıtlamalar getirmektedir. Sonuç olarak, elektrikli bisiklet alanında tercih edilmeyen lityum-iyon piller hızla uygulanmaya başlandı. Aynı zamanda lityum-iyon piller, tüketicilerin hızlı şarj ihtiyaçlarını karşılayan kısa şarj süresi özelliklerine sahiptir.

Bununla birlikte, lityum-iyon akülerin maliyeti nispeten yüksektir ve güvenlik performansları kurşun-asit akülerden daha kötüdür, bu da elektrikli bisikletlerin büyük ölçekli uygulaması için gizli bir tehlike oluşturmuştur. Farklı teknik yollarla bölünmüş olan elektrikli bisikletler için lityum iyon piller temel olarak lityum demir fosfat, lityum manganat ve üçlü lityum pilleri içerir.

Elektrikli bisiklet lityum pil karşılaştırması

Lityum demir fosfat pilin en büyük avantajı, esas olarak yüksek kendi kendine tutuşma sıcaklığına yansıyan iyi güvenliğidir. Lityum demir fosfat batarya uzun bir çevrim ömrüne sahiptir ve normal uygulama koşulları altında 2.000 defadan fazla şarj ve deşarj edilebilir, ancak düşük sıcaklık performansı zayıftır ve kışın güç kaybı şiddetlidir ve kilometre önemli ölçüde kısalır. Buna ek olarak, karşılaştırıldığında lfp vs nmcenerji yoğunluğu üçlü lityum pillerinkinden daha düşüktür.

Aynı batarya enerjisi altında, hacim ve ağırlık üçlü lityum bataryaların yaklaşık iki katıdır, bu nedenle elektrikli bisikletlerdeki uygulama oranı nispeten küçüktür. Üçlü lityum pilin avantajı, elektrikli bisiklet alanında yeni bir başlangıç olan yüksek enerji yoğunluğunda yatmaktadır. Lityum demir fosfat pillerin aksine, lityum manganat pillerin döngü performansı iyi değildir.

Genel olarak, 700 ila 800 kez şarj ve deşarj edildiğinde kapasite 80%'den daha aza düşmüştür. Yüksek sıcaklık performansı iyi değildir ve 45 derecenin üzerindeki bir sıcaklıkta uzun süre bırakılırsa döngü ömrü önemli ölçüde azalacaktır, ancak düşük sıcaklık performansı iyidir ve güvenlik performansı lityum demir fosfat pillerinkine benzerdir. Artık lityum manganez oksit pillerin yüksek sıcaklık performansını ve döngü performansını artırabilecek yeni teknolojiler var ve şu anda elektrikli bisikletlerde hızlandırılıyor.

Performansları çok farklı olsa da, yukarıdaki üç lityum-iyon pilin ortak bir noktası vardır. Düşük sıcaklıklarda şarj etmek yavaştır ve yeterince güvenli değildir. Lityum iyonlarda kullanılan separatörün ısıya dayanıklılık sıcaklığı genellikle 140-180 santigrat derece arasındadır. Bu sıcaklık aşılırsa, polimer malzeme cam halinden akışkan hale geçerek katot ve anot arasında doğrudan temas, şiddetli deşarj ve yangın veya patlamaya neden olur.

Şarj yığınlarından akü değiştirme istasyonuna

Elektrikli bisikletlerin güvenlik sorununu çözmenin bir yolu da kaza riskini yönetmek ve kaza maliyetini azaltmaktır. Son yıllarda, açık havada halka açık şarj ve akü değişim yığınları giderek katı bir talep haline gelmiştir. Araçların veya akülerin merkezi ve izole şarjını gerçekleştirmek için, birincisi aküleri korumak için teknik önlemler kullanabilir ve ikincisi, bir kaza durumunda can ve mal kaybını azaltabilir.

Akü şarj olurken voltaj yüksektir, bu da elektrikli bisikletin alev alma riskinin yüksek olduğu zamandır. Açık havada şarj etmek kullanıcının can güvenliğini büyük ölçüde koruyabilir. Ancak sektördeki uzmanlar, mevcut dış mekan şarj yığınları ve dolaplarının yeterli olmadığına inanıyor. Daha da önemlisi, şarj tesisleri basittir ve batarya verilerini izleme işlevinden yoksundur. Birçok lityum pil dolabı, yüksek yoğunluklu konutların alt katlarında kurulmuştur, bazıları yangın kaynaklarına yakındır, bazılarında açıkta kablolar vardır ve pillerin bazıları çok eskidir ve hala kullanılmaktadır.

İnşaat ve işletmeyi standartlaştıracak endüstri standartları ve düzenleyici önlemler bulunmamakta, bu da açık hava şarj alanlarında yüksek kaza riskine yol açmaktadır. Daha kullanışlı, akıllı ve güvenli bir şarj yöntemi var mı? Evet motosi̇klet akü deği̇şi̇mi̇ son zamanlarda yaygın bir ilgi görmüştür. Geleneksel şarj modu ile karşılaştırıldığında, pili birleşik bir şekilde yönetir ve veri izleme yoluyla şarjı daha güvenli hale getirir. Aynı zamanda, pil değiştirme kullanıcının zamanından tasarruf sağlar ve bu da pil ömrünü uzatmaya eşdeğerdir.

Akü, şarj için nispeten hava geçirmez ve sabit sıcaklıktaki bir akü değiştirme istasyonu bölmesine yerleştirilir. Bölmede yerleşik bir yangın izleme cihazı, yangın söndürücü ve otomatik kapanma anahtarı bulunmaktadır. Düşük sıcaklıkta veya fırtınalı havalarda belirli bir dereceye kadar güvenli bir şekilde şarj edilebilir ve sabit sıcaklık sistemi, düşük sıcaklıkta şarjın neden olduğu lityum dendrit sorununu önleyebilir.

Akü değişim istasyonu dijital bir izleme sistemi ile donatılmıştır ve şarj edilebilir akünün gerçek zamanlı izlenmesi aşırı şarjı etkili bir şekilde önleyebilir. Genel olarak, şu anda piyasada bulunan akü değişim istasyonlarının şarj ortamı, sıradan şarj yığınlarından daha iyidir.