Säkrare batterisystem och elektrifierade fordon utveckla kompetens, design och krav för att säkerställa en bred introducering av elektrifierade fordon Projektfakta 2012-03-01 2015-12-01+förlängning FFI Energi & Miljö 4 partners Energimyndighetens stöd 3.179.500 kr Presentatör Fredrik Larsson Elektronik, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola
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
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
Projektstatus Följer plan Förstörande provning på kommersiella celler Överladdning Kortslutning Överhettning Brand Termisk modellering Konstruktionsgranskning
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 978-91-980973-9-9, p 33-44, 2014. 2. F. Larsson, B.-E. Mellander, Energy storage system safety in electrified vehicles, Fires in vehicles (FIVE) 2012, Conference proceedings, p 303-306, 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, 2013. 4. 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) 414-420. 6. 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, 2014. 8. F. Larsson, P. Andersson, B.-E. Mellander, Battery Aspects on Fires in Electrified Vehicles, Fires in vehicles (FIVE) 2014, Conference proceedings, p 209-220, 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 267-270, Berlin, Tyskland.
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 140 5000 4000 3000 2000 1000 0 219,5 220,0 220,5 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) 120 100 80 60 40 20 0 SOC Current Voltage Temp 0 5 10 15 Time [min] 800 600 400 200 0
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) 414-420
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) 414-420
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: 400-1200 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) 414-420
Konkalorimeter: Strålningsvärmning PC (Polypropylene carbonate) vs PC+LiPF 6 HF fanns också (visas ej i grafen) PC POF 3
Kommande resultat/arbete Konstruktionsriktlinjer Andra typer av batterier/komponenter Fler publikationer
Frågor? Fredrik.Larsson@sp.se