Säkrare batterisystem och elektrifierade fordon

Transkript

1 Säkrare batterisystem och elektrifierade fordon utveckla kompetens, design och krav för att säkerställa en bred introducering av elektrifierade fordon Projektfakta förlängning FFI Energi & Miljö 4 partners Energimyndighetens stöd kr Presentatör Fredrik Larsson Elektronik, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola

2 Vad projektet gör? Batterisäkerhet för Li-jon elfordon Brand, rök, gas, spridning, släckning Ej elsäkerhet Förstörande prov på huvudsakligen kommersiella batterier Incidentstudier Elfordon alla typer Gruvfordon worst-case miljö

3 Projektets sammanhang Säkerställa bred introducering av elfordon Incidenter Internationellt uppmärksammat område Begränsat antal publika internationella studier, speciellt rörande brandgaser Kommersiella batterier Bryggar grundläggande materialforskning och tillämpad fordonsforskning

4 Projektstatus Följer plan Förstörande provning på kommersiella celler Överladdning Kortslutning Överhettning Brand Termisk modellering Konstruktionsgranskning

5 Publikationslista 1. F. Larsson, P. Andersson, B.-E. Mellander, Are electric vehicles safer than combustion engine vehicles?, in: B. Sandén, P. Wallgren (Eds.), Systems perspectives on Electromobility, Chalmers University of Technology, Göteborg, ISBN , p 33-44, F. Larsson, B.-E. Mellander, Energy storage system safety in electrified vehicles, Fires in vehicles (FIVE) 2012, Conference proceedings, p , Chicago, USA. 3. P. Andersson, P. Blomqvist, A. Lorén, F. Larsson, Investigation of fire emissions from Li-ion batteries, SP Rapport 2013:15, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Borås, F. Larsson, B.-E. Mellander, Abuse by external heating, overcharge and short circuiting of commercial lithium-ion battery cells, Journal of the Electrochemical Society, 161 (10) A1611- A1617 (2014). 5. F. Larsson. P. Andersson, P. Blomqvist, A. Lorén, B.-E. Mellander, Characteristics of Lithium-ion batteries during fire tests, Journal of Power Sources, 271 (2014) P. Andersson, P. Blomqvist, A. Lorén, F. Larsson, Using FTIR to determine toxic gases in fires with Li-ion batteries, Submitted to Fire and Materials. 7. F. Larsson, Assessment of safety characteristics for Li-ion battery cells by abuse testing, Licentiate thesis, Chalmers University of Technology, Göteborg, F. Larsson, P. Andersson, B.-E. Mellander, Battery Aspects on Fires in Electrified Vehicles, Fires in vehicles (FIVE) 2014, Conference proceedings, p , Berlin, Tyskland. 9. J. Anderson, F. Larsson, P. Andersson, B.-E. Mellander, Fire Spread due to Thermal Runaway in a Lithium-ion Battery Cell, Fires in vehicles (FIVE) 2014, Conference proceedings, p , Berlin, Tyskland.

6 Temperature rate [ C/min] Current [A], Voltage [V], SOC [%] Temperature [ C] Energirelaterad fordonsforskning 2014, Clarion Hotel Post, Göteborg 8-9 oktober Förstörande provning Två exempel Brand i järnfosfat Termisk rusning ,5 220,0 220,5 Oven temperature [ C] Källa: F. Larsson, B.-E. Mellander, Abuse by external heating, overcharge and short circuiting of commercial lithium-ion battery cells, J Electrochem Soc, 161 (10) A1611-A1617 (2014) SOC Current Voltage Temp Time [min]

7 Brandtest kommersiella Li-jon celler 15 kw propanbrännare Single Burning Item FTIR HRR Gaser Volt Temp Källa: F. Larsson, P. Andersson, P. Blomqvist, A. Lorén, B.-E. Mellander, Characteristics of Lithiumion batteries during fire tests, J Power Sources, 271 (2014)

8 Värmeavgivande effekt (kw) Brandtest EiG 7 Ah 5-cell-pack Värmeavgivande effekt starkt SOC beroende Avgivande totalt värme svagt SOC beroende Utbrott vid 100% SOC Tid (min) Källa: F. Larsson, P. Andersson, P. Blomqvist, A. Lorén, B.-E. Mellander, Characteristics of Lithiumion batteries during fire tests, J Power Sources, 271 (2014)

9 Toxiska gaser från Li-jon batteribrand Kommersiella battericeller EiG 7 Ah pouch järnfosfat FTIR var 12:e sec: HF, POF 3,m.m. SOC beroende Extrapolation 10 kwh: g HF Indikerar potentiellt kritiska nivåer H F Källa: F. Larsson, P. Andersson, P. Blomqvist, A. Lorén, B.-E. Mellander, Characteristics of Lithiumion batteries during fire tests, J Power Sources, 271 (2014)

10 Konkalorimeter: Strålningsvärmning PC (Polypropylene carbonate) vs PC+LiPF 6 HF fanns också (visas ej i grafen) PC POF 3

11 Kommande resultat/arbete Konstruktionsriktlinjer Andra typer av batterier/komponenter Fler publikationer

12 Frågor?