Детальний аналіз безпеки акумуляторів та зарядки електровелосипедів

Застосування літій-іонних акумуляторів в електровелосипеді

Окрім електровелосипедів, літій-іонні акумулятори добре застосовуються в галузі електромобілів, а літій-іонні акумулятори китайського виробництва зайняли більшу частину світового ринку. Дані показують, що до кінця 2021 року виробничі потужності Китаю з виробництва акумуляторів становитимуть близько 70% від загальносвітового обсягу, а серед 10 найбільших світових виробників літієвих батарей Китай посяде шість місць.

Що стосується електровелосипедів китайського виробництва, то, крім літієвих батарей, вони також включають свинцево-кислотні акумулятори, які використовуються вже давно. Свинцево-кислотні акумулятори широко використовуються в електровелосипедах, і їх основними перевагами є низька вартість, безпека і стабільність, розряд великим струмом і продуктивність розряду при високих і низьких температурах. Застосування свинцево-кислотних акумуляторів в електровелосипедах дуже розвинене. Це основна сила акумуляторів для електричних велосипедів, а розмір ринку наближається до 50 мільярдів юанів. Однак свинцево-кислотні акумулятори мають меншу щільність енергії і важчі при однаковій ємності.

Основна перевага літій-іонних акумуляторів полягає в тому, що вони мають високу щільність енергії, легші за свинцево-кислотні батареї і мають довший термін служби. Новий національний стандарт накладає суворі обмеження на вагу електровелосипедів. Як наслідок, літій-іонні акумулятори, яким не надавали перевагу в галузі електровелосипедів, почали стрімко застосовуватися. У той же час, літій-іонні батареї мають характеристики короткого часу зарядки, що відповідає потребам споживачів у швидкій зарядці.

Однак вартість літій-іонних акумуляторів відносно висока, а їх показники безпеки гірші, ніж у свинцево-кислотних акумуляторів, що заклало приховану небезпеку для широкомасштабного застосування електровелосипедів. Літій-іонні акумулятори для електровелосипедів, розділені різними технічними шляхами, в основному включають літій-залізо-фосфатні, літій-марганцеві та потрійні літієві акумулятори.

Порівняння літієвих акумуляторів для електровелосипедів

Найбільшою перевагою літієвого залізо-фосфатного акумулятора є його хороша безпека, що в основному відображається в його високій температурі самозаймання. Літієвий залізо-фосфатний акумулятор має тривалий термін служби, його можна заряджати і розряджати більше 2 000 разів за звичайних умов застосування, але його низькотемпературні характеристики погані, а втрати потужності взимку серйозні, і пробіг значно скорочується. Крім того, порівняно з lfp vs nmcЩільність енергії є нижчою, ніж у потрійних літієвих батарей.

При однаковій енергії батареї об'єм і вага приблизно вдвічі більші, ніж у потрійних літієвих батарей, тому коефіцієнт застосування в електровелосипедах відносно невеликий. Перевага потрійного літієвого акумулятора полягає в його високій щільності енергії, що є перевагою в галузі електровелосипедів. На відміну від літій-залізо-фосфатних акумуляторів, продуктивність циклу у літій-марганцевих акумуляторів погана.

Як правило, ємність знизилася до менш ніж 80% при зарядці та розрядці від 700 до 800 разів. Його високотемпературні характеристики погані, і термін служби значно скоротиться, якщо його залишити надовго при температурі вище 45 градусів, але його низькотемпературні характеристики хороші, а показники безпеки схожі на показники літієвих залізо-фосфатних батарей. Зараз існують нові технології, які можуть поліпшити високотемпературні характеристики і продуктивність циклу літій-марганцевих акумуляторів, і в даний час вони прискорено впроваджуються в електровелосипеди.

Незважаючи на те, що характеристики дуже відрізняються, три вищезгадані літій-іонні акумулятори мають одну спільну рису. Заряджання при низьких температурах відбувається повільно і недостатньо безпечно. Термостійка температура сепаратора, що використовується в літій-іонних акумуляторах, зазвичай становить 140-180 градусів за Цельсієм. Якщо цю температуру перевищити, полімерний матеріал перейде зі стану скла в рідкий стан, що призведе до прямого контакту між катодом і анодом, сильного розряду, пожежі або вибуху.

Від зарядних палів до станції заміни акумуляторів

Один із способів вирішити проблему безпеки електровелосипедів - це управління ризиком аварій та зменшення витрат на них. В останні роки громадські зарядні станції та пункти заміни акумуляторів на відкритому повітрі поступово стали жорстким попитом. Для реалізації централізованої та ізольованої зарядки транспортних засобів або акумуляторів можна використовувати технічні заходи для захисту акумуляторів, а по-друге, це може зменшити шкоду життю та майну в разі аварії.

Під час заряджання акумулятора напруга на ньому висока, і саме тоді електровелосипед має високий ризик загоряння. Зарядка на відкритому повітрі може значною мірою захистити безпеку життя користувача. Однак експерти в галузі вважають, що поточного будівництва зовнішніх зарядних паль і шаф недостатньо. Що ще важливіше, зарядні пристрої є простими і не мають функції моніторингу даних акумулятора. Багато шаф з літієвими батареями встановлені в нижніх поверхах будинків з високою щільністю населення, деякі з них знаходяться близько до джерел вогню, деякі мають оголені дроти, а деякі батареї дуже старі і все ще експлуатуються.

Відсутні галузеві стандарти та регуляторні заходи для стандартизації будівництва та експлуатації, що призводить до високого ризику нещасних випадків на відкритих зарядних майданчиках. Чи існує більш зручний, розумний і безпечний метод зарядки? Так, існує. заміна акумулятора мотоцикла останнім часом привертає все більшу увагу. Порівняно з традиційним режимом заряджання, він керує акумулятором в уніфікований спосіб і робить заряджання безпечнішим завдяки моніторингу даних. У той же час, заміна акумуляторів економить час користувача, що еквівалентно продовженню терміну служби акумулятора.

Для заряджання батарея розміщується у відносно герметичному відсіку станції заміни батарей з постійною температурою. Відсік має вбудований пристрій моніторингу пожежі, вогнегасник і автоматичний вимикач живлення. Його можна безпечно заряджати до певної міри за низької температури або в грозову погоду, а система постійної температури дозволяє уникнути проблеми літієвих дендритів, спричиненої зарядкою при низькій температурі.

Станція заміни акумуляторів оснащена цифровою системою моніторингу, а моніторинг акумуляторної батареї в режимі реального часу дозволяє ефективно уникнути перезарядки. Взагалі кажучи, середовище зарядки станцій заміни акумуляторів, які зараз представлені на ринку, краще, ніж у звичайних зарядних станцій.