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大模組層面處理電芯熱失控
2020-07-02 10:31:43· 來源：汽車電子設(shè)計 作者：朱玉龍
引言在綠芯的《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
引言
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，把上蓋打穿進一步讓氧氣進入擴散整個過程 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，到達排氣閥通過防護鋼片的阻擋，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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