鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:5422次 | 2020年11月27日
刀片電池的安全性介紹
只是因?yàn)槠潆娦拘螤罘浅L貏e,比亞迪的刀片電池和"刀"并沒有什么關(guān)系。又長又薄,就像刀片相同,故稱之為"刀片電池"應(yīng)用在比亞迪漢EV車型上的電芯長度為1米,寬約10厘米,厚度僅為2厘米,單體電壓3.34V容量可達(dá)100Ah這是之前的電芯形式上從未呈現(xiàn)過的形狀。
1外力揉捏
咱們分析過鋰離子電池會(huì)出現(xiàn)的最嚴(yán)重的安全性問題便是焚燒甚至爆炸,之前的文章中。呈現(xiàn)這些問題的根源在于電池內(nèi)部的熱失控,而防止熱失控首先的要求便是出現(xiàn)碰撞時(shí),防止電芯收到外力揉捏。
能經(jīng)過變形吸能來抵御對(duì)電池包本體的沖擊,比亞迪的刀片電池在電池包的外側(cè)仍然規(guī)劃有類似轎車防撞梁的吸能盒結(jié)構(gòu)。而刀片電芯則直接豎向緊密擺放,并固定在電池包的邊框上,讓每塊電芯自身也變成結(jié)構(gòu)件,成為支撐電池包的橫梁。一根薄薄的橫梁起不到什么用途,但橫梁數(shù)量一多,就會(huì)構(gòu)成有點(diǎn)類似"一把筷子擰不斷"用途,而且面積最大,最容易出現(xiàn)彎折的部分正好面向車頭與車尾,外部有更為足夠的緩沖區(qū)域。
電池包只出現(xiàn)了輕微變形,刀片電池在100-800kN測(cè)試規(guī)范中。未冒煙和起火,而在三點(diǎn)壓強(qiáng)測(cè)試中,刀片電池最終可以承受445kN壓力,其可承受的碰撞、揉捏強(qiáng)度確實(shí)比傳統(tǒng)的電池包結(jié)構(gòu)還要強(qiáng)。
2電芯熱失控
或因?yàn)榕鲎踩嗄蟆⒒蛞驗(yàn)檫^充過放,現(xiàn)已出現(xiàn)的新能源電動(dòng)轎車事端大部分與動(dòng)力鋰電池的熱失控有關(guān)。最終導(dǎo)致電芯過熱起火。
且正極資料含鎳越高就越不穩(wěn)定(現(xiàn)在能量密度最高的NCM811電池表明正極的鎳、鈷、錳配比為8:1:1理論上最不穩(wěn)定)若BMS無法及時(shí)斷電散熱,普通的三元鋰離子電池在超過200℃時(shí)就有可能出現(xiàn)熱失控。就非常容易出現(xiàn)焚燒。
500℃以內(nèi)都有著極高的穩(wěn)定性,而磷酸鐵鋰正極資料自身的熱穩(wěn)定性就比三元鋰要好不少。超過800℃時(shí)才有出現(xiàn)熱失控的可能。此外即使出現(xiàn)熱失控,磷酸鐵鋰離子電池的放熱也非常緩慢,且分解時(shí)不會(huì)開釋氧氣,減少了起火的危險(xiǎn)。
刀片電池的長條結(jié)構(gòu)散熱面積大,比較相同資料的傳統(tǒng)電池。伴隨而來的還有整個(gè)電路的回路長,產(chǎn)熱能力低??偨Y(jié)起來便是發(fā)熱量低和散熱性能好,那么熱失控或自燃的概率也就小了很多。
比亞迪按照GB/T31485-2015針刺實(shí)驗(yàn)辦法,針對(duì)鋰離子電池最難的針刺實(shí)驗(yàn)中。將電池充滿電,用直徑為5mm耐高溫鋼針,以(25±5mm/速度,從垂直于電池極板的方向貫穿整塊電池,人為的創(chuàng)造一個(gè)極限情況下的短路環(huán)境,來考驗(yàn)電池受損最嚴(yán)重時(shí)的安全性。
NCM622三元鋰離子電池瞬間劇烈焚燒,穿刺后。表面溫度超過500℃。傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰塊狀電池在經(jīng)過時(shí)間短的反應(yīng)時(shí)間后,電池開端膨脹并打開了泄壓閥,將內(nèi)部高溫液體與氣體噴出,雖然沒有出現(xiàn)明火,但表面溫度也升高至200℃-400℃,雖然也有必定危險(xiǎn),但總體上還在控制規(guī)模之內(nèi)。
而且沒有冒煙起火現(xiàn)象,最后刀片電池的電壓在穿刺后還只是以很緩慢的速度下降。表面的最高溫度也僅停留在30-60℃,非常安全。退一步講,就算在極點(diǎn)情況下呈現(xiàn)熱失控,搭載刀片電池的車型也能供給更長的逃生及救援時(shí)間。
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