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特斯拉已為其電池組設計申請了新的專利

特斯拉電動汽車產銷量一路飆升的背后,一系列的電動汽車起火事故卻暴露出其動力電池安全性能還有待提升。

特斯拉發布產銷數據顯示,2019年前三季度,特斯拉電動汽車交付量為25.52萬輛,已經超過2018全年銷量。其中,Model 3車型產銷量大幅上漲助推特斯拉登上動力電池裝機電量冠軍寶座。

然而,電動汽車產銷量大幅提升的同時,其電動汽車起火事故也在激增,后期查明主要原因是電池熱失控,這意味著其電池安全問題突出。

所謂熱失控,是由各種誘因引發的鏈式反應,發熱量可使電池溫度升高上千度,造成自燃。熱失控的誘因有三類,分別是機械電氣誘因、電化學誘因和熱誘因。當前,絕大多數電動汽車起火事故都是由電化學誘因熱失控所導致的。

由于特斯拉采用數千顆松下生產的高比能小型圓柱電池,將電池單元堆疊到安全且能量密集的電池組中。

為了獲得更高的能量密度和實現快充,特斯拉在動力電池模組和PACK設計方面較為激進,從而導致電池安全風險大幅提升。

為了提升動力電池的安全性能,特斯拉近年來也在不斷完善其相關技術,研發了多種新型技術保障電池安全。

日前,外媒報道稱,特斯拉已為其電池組設計申請了新的專利,即冷卻系統使用金屬板散熱。這可能就是特斯拉目前固定儲能產品中使用的技術。

特斯拉在其專利申請中描述了該系統:儲能系統包括一個模塊殼體,該模塊殼體具有位于模塊殼體內部的多個電池單元。每個電池單元具有第一端和第二端。此外,每個電池單元具有正極端子和負極端子。

第一互連位于多個電池單元上方。第二互連位于多個電池單元上方。多個第一電池單體連接器將電池單體的正極連接至第一互連。

類似地,多個第二電池單元連接器將電池單元的負極端子連接至第二互連。具有內側和外側的頂板位于第一互連件和第二互連件上方。頂板在一個或多個電池單元上方包括一個或多個薄弱區域。

薄弱區域是完整性較差的區域,因此,如果電池單元釋放氣體,則更可能發生機械故障。與周圍區域相比,這些區域在物理上可能是較弱的區域,并且當電池故障而出現壓力增加時,這些薄弱區域可能會破裂。

此外,當暴露于失效的電池單元釋放的腐蝕性氣體時,薄弱區域可能在化學上更弱并且率先破裂。薄弱區域也可能由于物理和化學弱化的結合而失效。

這是特斯拉的新專利申請的圖紙:

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值得注意的是,這僅僅是特斯拉保障其電池安全方面的一種。除了電池模組設計之外,特斯拉申請了材料、電芯、電池管理系統等方面新型專利,多層次保障電池安全。

今年8月,特斯拉電池專家Jeff Dahn(杰夫達恩)及其團隊發布研究報告稱,他們與合作伙伴開發出了一種比固態電池能量密度更高且更穩定的新型鋰電池。

該技術報告的全稱為:LiDFOB/LiBF4液態電解質無陽極鋰金屬電池研究報告。

Jeff Dahn與其團隊在試驗中發現,采用LiDFOB/LiBF4液態電解質的無負極鋰金屬電池在90次充放電循環后,仍可以剩余80%的電池容量和較高的穩定性,在能量密度上也并不亞于固態電池。

即使在50次充放電循環后,液態電解質也可以實現無密度樹枝狀的鋰形態,包括密集填充的色譜柱。

早些時候,Jeff Dahn及其團隊申請了一項名為“鋰離子電池電解質濃度成分測定方法和系統”的新專利。

專利申請中寫道:本發明提供了一種確定鋰離子電池電解質成分濃度的計算機實現法,該方法包括向分光儀發送指令,以抓取電解質溶液的光譜,并生成信號。此外,還將對該信號進行分析,以確定光譜中的一個或多個頻譜特征。

所述方法還包括制備一個光譜數據庫,該數據庫要與預先確定的電解質成分濃度的溶液相對應,其中該數據庫還包括每個溶液的多個光譜特征。

而且,該方法還將使用光譜數據庫,進一步確定機器學習(ML)模型,將利用該模型確定樣品溶液中電解質成分濃度。

2月份,Jeff Dahn團隊還申請了一項新電池化學的專利,稱其可以為電池提供更快的充電速度、更長的壽命和更低的成本。

該專利名稱為“基于雙添加電解質系統的新型電池系統”,與依賴更多添加劑的其它系統相比,他們的設計降低了電池成本。此外,雙添加電解質系統還可提高鋰離子電池的性能和壽命。

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該專利申請還表明,新的雙添加劑混合物可與鋰鎳錳鈷(NCM正極材料)電池化學品一起使用,這在電動車或電網儲能等方面都會發揮作用。

1月份,特斯拉最近發布了一項名為“冗余電池管理系統”電池技術專利,具有客戶端和多通道、雙向、菊花鏈通信環路。特斯拉還列出了電池管理系統中的故障和定位方法。

去年8月,特斯拉還申請了一項新專利,通過隔離有缺陷的電芯,防止其對功能正常的電芯產生負面影響,進而提高電池的安全性。

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