在綠芯的《如何在提高能量密度的同時,確保安全可靠?—— ER6 電池系統(tǒng)解析》有提到處理電芯熱失控的辦法,我們先把這個內(nèi)容提取一下,然后探討一下如何處理大電芯 NCM811 的特點,前陣子和李兄探討過,811 的 51Ah 都不好對付,想想那顆 234Ah 的和 156Ah 的如何處理才能完美應(yīng)對國標(biāo)要求,這個工作還是要不斷嘗試。
01
ER6 的解法
簡單來說,ER6 采取的是 3 個解法:
1)Pack 內(nèi)完整的防火罩
如下圖所示,這種設(shè)計是考慮一個完整的防火罩,把所有電池模組都罩起來。單個電芯熱失控,作用主要是防止 Venting 中的火焰噴射,把上蓋打穿進(jìn)一步讓氧氣進(jìn)入擴(kuò)散整個過程 防火罩包含兩層結(jié)構(gòu):一層是硅膠為主的復(fù)合材料(在高溫下會陶瓷化成一種質(zhì)地堅硬的半無機(jī)材料,具有出色的隔熱性能) 。一層是非常薄的玻纖材料(在陶瓷層還未形成時提升其整體強(qiáng)度,使材料不至于撕裂或散架)
上蓋從鋁合金改為鈑金材料,通過防火材料和金屬材料的雙重作用,使得電芯熱失控時,電池上蓋在高溫高壓的噴發(fā)物沖擊下不會被熔穿。
圖 1 整體的防火罩
2)煙氣隔離和防爆閥
防火罩可以將高溫?zé)煔馔ㄟ^電池包內(nèi)的煙氣通道,通過箱體上設(shè)置的防爆閥排出。電芯熱失控所釋放出的大量氣體和熱量,設(shè)計了 4 個排氣量充足的單向彈簧防爆閥。在防爆閥的內(nèi)側(cè)增加了一層薄薄的鋼片,避免高溫?zé)煔庵苯記_擊。高溫?zé)煔馔ㄟ^排氣道,到達(dá)排氣閥通過防護(hù)鋼片的阻擋,一定程度上能控制實際排出的氣體溫度。
圖 2 多個防爆閥
3)電芯熱失控的特殊散熱
利用 BMS 電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)控,當(dāng)監(jiān)測到熱失控有可能將會發(fā)生時,將電池的水泵將開啟全速運轉(zhuǎn)。配合導(dǎo)熱材料,能夠迅速將熱失控電芯附近局部過多的熱量轉(zhuǎn)移到電池包其他位置,能夠有效帶走一部分熱量。
02
如何處理 NCM811
實際上,對于 523 和對付 811,處理方法是相似的,但是這個難度就很大,之前小漁鋰電對比 150Ah 和 234Ah 在針刺條件下的反應(yīng)差異性,就很能說明問題。我個人覺得,通過上面的措施,還需要加大電芯間隔熱層的厚度,盡可能把第二個電芯發(fā)生熱失控的時間往后拖。最主要第一顆電芯發(fā)生熱失控的速度和差異性太大,這就使得整個防護(hù)非常不好做,有點像在做 DOE 實驗,一點點控制差異。軟包處理這個相對好一點,壓力釋放快,當(dāng)然做熱隔離會困難一些,所以我們應(yīng)該能看到方殼大電芯會在 811 之前停留比較長的時間,以解決好電芯的熱失控問題,畢竟我們不是面對的是國標(biāo)的 5 分鐘,是盡可能讓單個電芯熱失控不引起全局的蔓延。
圖 3 小鵬 P7 的電池系統(tǒng),也是用了整塊防火材料
圖 4 Aion LX 的單面好幾個閥
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