Batterie EV: il perchè degli incendi spontanei delle ternarie

[Maxwell61]

Per parlare del grosso problema di incendi spontanei o in carica che afflige PHEV e BEV con chimiche al Nichel, dette ternarie, NMC o NCM, e NCA, (ma che con la nascita di batterie ternarie LMFP può ingenerare confusione), ecco una ottima e dettagliata spiegazione del capo del centro sviluppo dell'unico produttore che non ha avuto incendi spontanei: SK INNOVATION.

 

Estratto introduttivo dalla lunga intervista:

 

Q: What are the main causes of battery fire?

Lee: The reason why batteries catch fire can be seen from two perspectives: the individual cell perspective and the battery pack perspective, which is a group of 300-400 individual cells.

 

First, from the individual cell perspective, the “internal short circuit” is the biggest cause.

In a battery cell, there is an anode, a cathode, a separator, and a kind of electrolyte. Among these, if the anode and cathode directly come in contact, an intense chemical reaction occurs, and this causes fire. We call this internal short circuit.

 

There are five reasons that could make internal short circuit happen: poor alignment, absence of separator, inflow of foreign metal substances, internal deformation, and separator damage.

 

For better understanding, let me make a simple comparison. Inside a battery, rectangular sheets of anode, separator, and cathode are stacked up repeatedly. If this process of stacking up the sheets is not precise enough and the edge of the anode sheet sticks out, or if the cathode rectangle is rolled in, that will cause a fire. We call this “poor alignment.”

 

Likewise, if the separator that is placed between anodes and cathodes in the stacking process is not overlapped properly, the anodes and cathodes come in contact and causes a fire. We call this “absence of separator.”

 

Next, we have the case where foreign metal substances splash in during the welding process. In this case, ions stick onto the metal and grows, causing a fire. We see this as an accident caused by “foreign metal substances.”

As I said above, the sheets of anodes, separators, and cathodes are stacked up, and this is a pouch-type battery. There are other types of batteries that use different methods. One method is to make the anode, separator, and cathode like a long roll of toilet paper, overlap it in advance, and wrap it as if wrapping it on one’s hand. If you keep on wrapping, the palm side is flat, but the back side forms curves. As the batteries are used, expansion occurs, and the expansion shape differs on the curve and flat side, so it gets distorted. Over time, intensive chemical reaction occurs on this distorted part, causing a build-up of jagged crystals that cause fires. This is what we call “internal deformation.”

 

The last cause of fire is “separator damage.” This can happen during the charging/discharging process. Usually, the cylinder-type batteries are vulnerable to this last cause. When the battery is charged and discharged over and over again, the inside expands. The cylinder-type has materials rolled up densely, so the separators are pressured when expansion occurs. If this is repeated, the micro-pores on the separator gradually deforms, and this can cause a fire.

 

http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=69977

 

Su auto di larga diffusione, le SK Innovation le troviamo montato sulle Kia PHEV e EV, ma a partire dalla NIRO 2023 EV (forse anche la PHEV 2023) sono state scelte delle CATL, che qualche problema in passato lo hanno avuto. 

 

Hyundai Ioniq 5 e Kia EV6 dovevano avere le LG Chem, ma dopo lo scandalo delle Hyundai Kona, il gruppo Hyundai ha preferito non rischiare e ha affidato a SK Innovation.

Le Ioniq 5 e Kia EV6 stanno dimostrando in pratica presso gli utenti che si possono permettere velocità altissime di ricarica fino alla fine, e sono probabilmente le più veloci sul mercato se si guarda la curva intera. L'alta affidabilità delle SK ha permesso questo, visto che proprio la carica veloce è il punto critico e rischioso.

 

Fatti i complimenti a SK Innovation, comunque ritengo che non ci sia futuro in queste latenti bombe al Nickel, e il mercato si sta dirigendo nella direzione delle affidabili LFP e loro nuovi miglioramenti, già in corso.

 

Modificato 13 Agosto 2022 da Maxwell61

[MotorPassion]

Ciao @Maxwell61 visto che conosci bene questo tema,  riusciresti a fare anche una breve descrizione delle batterie LFP e, se ne hai conoscenza e tempo,  un elenco delle attuali vetture BEV/PHEV con i relativi modelli di batterie montanti? Magari anche elenco solo per brand senza entrare nel dettaglio di ogni singolo modello. 

[Maxwell61]

si, ci sono grosse novità per le LFP quindi sarà il caso di parlarne. 

L'elenco delle batterie invece è alquanto più complicato come ti ho illustrato nell'altro thread. Anche perchè cambiano con il tempo e non ci avvisano nemmeno. E lo stesso brand può avere marche e chimiche diverse. 

 

Forse intanto si può iniziare a parlare con il ben più modesto elenco delle auto con batterie LFP o derivate. 

 

Solleciterei tutti, quando si aprono thread di nuovi modelli EV, a rintracciare contestualmente informazioni su marca e tipo batterie, come fosse importante quanto sapere quanti cavalli o range hanno. 

[Maxwell61]

Ed ecco il primo sostanziale sviluppo, dopo le BYD BLade, verso LiFePo4 con densità sempre più alta, le M3p di  CATL

 

CATL ci ha tenuto a precisare che le sue non sono esattamente le già note LMFP, delle LFP a cui viene semplicemente aggiunto del Manganese, ma qualcosa di più sofisticato:

 

 

The latter is an evolution of lithium iron phosphate (LFP) cells. CATL found a way to add manganese to the formula, increasing its potential energy density to 230 Wh/kg. Although they use the LFP structure and manganese as well, the M3P cells are different.

 

According to CNEVPost, the M3P cells use the same olivine structure as LFP batteries. However, it replaces iron at some points with magnesium, zinc, and aluminum.

 

We are not sure if the Chinese website meant manganese instead of magnesium, but the information has not been corrected, so we will reproduce it as CNEVPost reported it. The website stated that the information comes from Shengang Securities, a Chinese investment company.

 

These other metals generated a ternary material in the phosphate system that improves energy density, charge/discharge capability, and cycle stability. It is not clear if the M3P cells also present the same durability qualities as LFP cells. Some of them can last 1.2 million kilometers (745,645.4 miles). CATL itself promised batteries that could stand 2 million km (1,242,742 mi) due to a "unique self-healing long-life technology" the company developed. The M3P cells may also adopt it.
 

Come già detto nel thread della Tesla Model Y, delle CATL M3P da 72 kWh saranno a breve offerte sulla Model Y LR prodotta in Germania. Quando saranno disponibili i numeri precisi, si capirà nello specifico i miglioramenti ottenuti.

 

https://www.autoevolution.com/news/catl-promises-m3p-cells-for-2023-but-what-are-they-194411.html

 

 

 

[xtom]

Leggendo questo articolo

 

https://techcrunch.com/2022/06/26/why-lfp-batteries-are-poised-to-bring-down-entry-level-ev-prices

Ho scoperto che le LFP sono già presenti nel 17% delle EV, soprattutto cinesi, ma nel 2022 scadranno i diritti su diversi brevetti e si prevede che cominceranno ad essere prodotte anche in Europa e USA.

 

VAG già da diversi anni ha annunciato che le piccole elettriche che lancerà nel 2025 utilizzeranno batterie LFP, il motivo principale probabilmente era dovuto al minor costo, rispetto a quelle che contengono costosi minerali, ma nel frattempo l’evoluzione è andata avanti e la densità delle LFP è notevolmente aumentata.

 

Gotion High-Tech, partner di Volkswagen, è pronta a lanciare sul mercato celle LFP con densità energetica fino a 210 Wh/kg. Per fare un paragone, le celle LFP della famosa CATL, montate su Tesla Model 3 di produzione cinese, arrivano a 125 Wh/kg.

https://auto.hwupgrade.it/news/batterie/gotion-volkswagen-pronte-le-batterie-lfp-con-densita-energetica-elevata-auto-meno-care-e-meno-inquinanti_106149.html

 

Per quanto riguarda Tesla, oltre alle LFP Prodotte da CATL, pare sia in procinto di adottare anche le LFP prodotte da BYD per montarle sulle versioni più economiche delle Model Y prodotte a Berlino.

 

https://insideevs.it/news/603808/tesla-byd-blade-lfp-berlino/
 

Modificato 17 Agosto 2022 da xtom

[MotorPassion]

Per caso sapete anche che tipologia di batterie montano le Polestar?

[Maxwell61]

43 minuti fa, MotorPassion scrive:

Per caso sapete anche che tipologia di batterie montano le Polestar?

E' una bella domanda, ci sono delle ambiguità. 

 

Polestar aveva come fornitori iniziali LG CHEM e CATL.

https://www.electrive.com/2019/05/15/volvo-group-secures-supplier-deals-with-catl-and-lg-chem/

 

Ma quale delle due è su Polestar 2? Nemmeno i proprietari, che a causa degli incendi delle LG Chem si sono posti il problema di scoprire che batterie avevano, hanno le idee chiare.

 

Qui c'è uno che dice le Polestar 2 per la Cina hanno le CATL e quelle per l'export hanno le LG Chem:

https://www.polestar-forum.com/threads/lg-chem-battery.3367/

 

Detto questo, che batterie avranno in futuro le Polestar? Sembra che Polestar, come Hyundai, abbia preso la decisione di passare all'unico produttore di NMC che non siano andate a fuoco e che inaugura questo thread: SK INNOVATION.

Ma che caso  

 

https://www.electrive.com/2021/06/14/polestar-and-sk-consider-ev-development-alliance/#:~:text=To date%2C Polestar is sourcing,is based on the latter.

 

[lillopro]

Mi sta venendo l'angoscia a leggere questo thread! La mia MX30 my20, che io sappia, monta delle panasonic a ioni di litio. Sono stati registrati casi di autocombustione con tale batteria? 

Modificato 19 Dicembre 2022 da lillopro

[xtom]

Intanto l’adozione delle batterie LFP sta progressivamente aumentando, passando dal 17% di gennaio 2021 al 26% di gennaio 2022 e più recentemente al 31% di settembre 2022.

Il 68% di tutte le batterie LFP distribuite nei primi nove mesi del 2022 sono state utilizzate da due produttori: Tesla e BYD.

 

https://insideevs.com/news/628303/ev-battery-lfp-share-september2022/

[vince-991]

Molto interessante questo thread. Vedo che le batterie di PHEV è BEV hanno la tendenza a prendere fuoco. I danni sono coperti da una assicurazione oppure il proprietario dell’auto deve provvedere in proprio?