从专利申请看特斯拉如何提升电池安全

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特斯拉电动汽车产销量一路飙升的转过身,一系列的电动汽车起火事故却暴露出其动力电池安全性能还有待提升。

特斯拉发布产销数据显示,2019年前三季度,特斯拉电动汽车交付量为25.52万辆,以前超过2018全年销量。其中,Model 3车型产销量大幅上涨助推特斯拉登上动力电池装机电量冠军宝座。

然而,电动汽车产销量大幅提升的共同,其电动汽车起火事故也在激增,后期查明主要愿因是电池热失控,这愿因其电池安全间题突出。

所谓热失控,是由各种诱因引发的链式反应,发热量可使电池温度升高上千度,造成自燃。热失控的诱因有三类,分别是机械电气诱因、电化学诱因和热诱因。当前,绝大多数电动汽车起火事故详细都是由电化学诱因热失控所愿因的。

以前特斯拉采用数千颗松下生产的高比能小型圆柱电池,将电池单元堆叠到安全且能量密集的电池组中。

为了获得更高的能量密度和实现快充,特斯拉在动力电池模组和PACK设计方面较为激进,从而愿因电池安全风险大幅提升。

为了提升动力电池的安全性能,特斯拉近年来也在不断完善其相关技术,研发了多种新型技术保障电池安全。

日前,外媒报道称,特斯拉已为其电池组设计申请了新的专利,即冷却系统使用金属板散热。这以前本来我特斯拉目前固定储能产品中使用的技术。

特斯拉在其专利申请中描述了该系统:储能系统包括一有另一三个 模块壳体,该模块壳体具有处于模块壳体结构的多个电池单元。每个电池单元具有第一端和第二端。此外,每个电池单元具有正极端子和负极端子。

第一互连处于多个电池单元上端。第二互连处于多个电池单元上端。多个第一电池单体连接器将电池单体的正极连接至第一互连。

类似地,多个第二电池单元连接器将电池单元的负极端子连接至第二互连。具有内侧和外侧的顶板处于第一互连件和第二互连件上端。顶板在一有另一三个 或多个电池单元上端包括一有另一三个 或多个薄弱区域。

薄弱区域是详细性较差的区域,或者,以前电池单元释放乙炔气 ,则更以前处于机械故障。与附进区域相比,这个区域在物理上以前是较弱的区域,或者当电池故障而跳出 压力增加时,这个薄弱区域以前会破裂。

此外,当暴露于失效的电池单元释放的腐蚀性乙炔气 时,薄弱区域以前在化学上更弱或者率先破裂。薄弱区域也以前以前物理跟生学弱化的结合而失效。

这是特斯拉的新专利申请的图纸:



值得注意的是,这仅仅是特斯拉保障其电池安全方面的有一种。除了电池模组设计之外,特斯拉申请了材料、电芯、电池管理系统等方面新型专利,多层次保障电池安全。

今年8月,特斯拉电池专家Jeff Dahn(杰夫达恩)及其团队发布研究报告称,我们与相互合作伙伴开发出了有一种比固态电池能量密度更高且更稳定的新型锂电池。

该技术报告的全称为:LiDFOB/LiBF4液态电解质无阳极锂金属电池研究报告。

Jeff Dahn与其团队在试验中发现,采用LiDFOB/LiBF4液态电解质的无负极锂金属电池在90次充放电循环后,仍时需剩余150%的电池容量和较高的稳定性,在能量密度上也何必 亚于固态电池。

即使在150次充放电循环后,液态电解质也时需实现无密度树枝状的锂特征,包括密集填充的色谱柱。

早些以前,Jeff Dahn及其团队申请了一项名为“锂离子电池电解质浓度成分测定办法和系统”的新专利。

专利申请中写道:本伟大的发名提供了有一种选着锂离子电池电解质成分浓度的计算机实现法,该办法包括向分光仪发送指令,以抓取电解质溶液的光谱,并生成信号。此外,还将对该信号进行分析,以选着光谱中的一有另一三个 或多个频谱特征。

所述办法还包括制备一有另一三个 光谱数据库,该数据库要与预先选着的电解质成分浓度的溶液相对应,其中该数据库还包括每个溶液的多个光谱特征。

或者,该办法还将使用光谱数据库,进一步选着机器学习(ML)模型,将利用该模型选着样品溶液中电解质成分浓度。

2月份,Jeff Dahn团队还申请了一项新电池化学的专利,称其时需为电池提供更慢的充电下行强度 、更长的寿命和更低的成本。

该专利名称为“基于双再加电解质系统的新型电池系统”,与依赖更多再加剂的其它系统相比,我们的设计降低了电池成本。此外,双再加电解质系统还可提高锂离子电池的性能和寿命。

该专利申请还表明,新的双再加剂混合物可与锂镍锰钴(NCM正极材料)电池化学品共同使用,这在电动车或电网储能等方面还会发挥作用。

1月份,特斯拉最近发布了一项名为“冗余电池管理系统”电池技术专利,具有客户端和多通道、双向、菊花链通信环路。特斯拉还列出了电池管理系统中的故障和定位办法。

去年8月,特斯拉还申请了一项新专利,通过隔离有不足英文的电芯,外理其对功能正常的电芯产生负面影响,进而提高电池的安全性。

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