全球速讯:新能源汽车电池包热失控的防护解决方案
来源:懂车帝    时间:2023-04-10 12:57:01

电池包热失控防护解决方案主要包括以下几个方面:


(资料图片)

泄爆:电芯一旦发生热失控,会快速产生大量高温气体,使PACK箱体内压急剧增加,如果气体不能得到有效释放,将造成两个潜在危害:(1)高温气体(与熔融物)加热周围电芯,可能引发其他电芯发生热失控;(2) IP67级的箱体,具有很强的密闭性,有可能会炸裂,或严重形变,让外部空气进入,产生明火。所以,电池箱体要设计有效的防爆排泄路径、排泄口,对外的引导方面,排放方向应避免进入乘客舱。对于泄爆出口的位置,一般选在电池系统的前后端,这里看三个例子:第一、IPACE,有两个较大的防爆阀安装在后端;第二、上汽ER6,设计有4个防爆阀,分别位于前后端的角落处,ER6在防爆阀内侧增加了一层薄钢片,以避免高温烟气直接冲击防爆阀而引发爆燃,高温气体需要通过防护钢片的阻挡,再从钢片与电池托盘的间隙中到达排气阀口。这个小细节与IPACE的细节相反,IPACE在防爆阀的外面设计有金属网笼,一方面避免急速排出的高温气体直接冲击车身,另一方面对里面的防爆阀起结构防护作用。第三是特斯拉Model 3(图片|配置|询价),它设计有两个主防爆阀,位于电池包后端,防爆阀外有半开放式的防护结构,同时对喷射出去的气体起到导向作用,均斜向地面。隔离:隔离的目的是阻断传播,它包括电池包内的隔离,电池包外的隔离。电池包内的隔离包括利用纵横梁对模组进行隔离,利用耐火隔热材料进行隔离。根据兰钧孙总的分析:这些结构要能够耐高温,导热率越低越好;同时,在各自区域的电池箱下壳体底部和侧面均设置有云母纸,要求耐温500-800 ℃高温,阻燃UL94V-0。采用耐火隔热材料:在电池包与车辆之间建立隔热屏障,延缓电池箱高温扩散至乘客舱(延长逃生时间)(US,20130153317)。典型的技术材料应用如:隔噪、减震、阻燃、隔热材料6mm,二氧化硅+氧化钙纤维+粘结剂;3mm,闭孔发泡聚氨酯片导热系数<0.25W/mK,900 ℃稳定,1000 ℃稳定10sec。

“热-电分离”和“热-电耦合”的概念

动力电池热失控防护领域出现的“热-电分离”和“热-电耦合”这两个新的防护思路。

“热-电分离”思路,即将电池包中的电芯与模组、电芯与模组之间的连接断开,将电池包内的高压部分与低压部分分离开来,使得高压部分不会直接作用在电芯上,从而有效地防止电芯的热失控。该思路的优点是可以有效降低电池包内部的高压,减小电池包的形变,提高电池包的安全性能。

“热-电耦合”思路,即将电池包中的电芯与模组、电芯与模组之间的连接保持连接,将电池包内的高压部分与低压部分耦合在一起,使得高压部分可以直接作用在电芯上,从而有效地防止电芯的热失控。该思路的优点是可以保持电池包的完整性,提高电池包的安全性能。

这两种思路都有各自的优点和适用场景,具体选择哪种思路要根据具体情况进行权衡和比较。

“热-电分离”和“热-电耦合”是两个不同的概念,但它们的本质是相同的,都是为了防止电池包中的电芯热失控。

在“热-电分离”思路中,电池包中的电芯与模组、电芯与模组之间的连接断开,将电池包内的高压部分与低压部分分离开来,使得高压部分不会直接作用在电芯上,从而有效地防止电芯的热失控。这种思路的优点是可以有效降低电池包内部的高压,减小电池包的形变,提高电池包的安全性能。

而在“热-电耦合”思路中,电池包中的电芯与模组、电芯与模组之间的连接保持连接,将电池包内的高压部分与低压部分耦合在一起,使得高压部分可以直接作用在电芯上,从而有效地防止电芯的热失控。这种思路的优点是可以保持电池包的完整性,提高电池包的安全性能。

因此,“热-电分离”和“热-电耦合”这两个概念并不是矛与盾的对立关系,它们都是为了防止电池包中的电芯热失控,只是思路不同而已。

两种概念分别有哪些代表公司和产品?

热-电分离”思路的代表公司和产品有美国的特斯拉汽车,以及中国的国轩高科、力神等公司的部分动力电池产品。

“热-电耦合”思路的代表公司和产品有美国的特斯拉汽车和太空探索技术公司(SpaceX),以及中国的宁德时代、比亚迪、国轩高科等公司的部分动力电池产品。

这些公司和产品采用“热-电分离”或“热-电耦合”的防护思路,主要是因为这些思路可以根据电池包的设计和安全要求进行选择,以满足不同场景和安全需求。

电池热失控防护要求及技术演变

当前动力电池热失控防护的要求和技术演变可以归纳为以下几个方面:

预防热失控的发生:首先,要深入研究关于动力电池发生热失控的因素,分析各种因素可能对电池温度的影响,以便研制更有效的技术手段来预防热失控的发生。其次,要开发出更加安全可靠的电池技术,尤其是在电池构造方面,要发展出能够抵御热失控的构造,防止电池过热,从而提高电池的安全性。另外,还需要开发出更有效的温度监控技术,实时监控电池的温度,一旦发现电池温度超出其安全操作范围,及时采取必要的应急措施,以防止热失控的发生。在电池组装方面,我们也可以采用低热散热性能的材料,增加热散热表面积,减少电池的温度,以预防热失控的发生。提高电池的安全性:要采用低热散热性能的材料,增加热散热表面积,减少电池的温度,以预防热失控的发生。此外,新能源汽车的发展也应该有更多的安全功能,以预防热失控的发生。比如,可以设计“安全急停系统”,当动力电池发生热失控时,汽车可以自动停止运行,从而防止更严重的危害。同时,新能源汽车也可以采用先进的“自动散热系统”,当动力电池发生热失控时,自动释放热量,从而减轻电池的温度,降低热失控的发生率。提高电池的使用寿命:要开发出更有效的温度控制技术,实时监控电池的温度,一旦发现电池温度超出其安全操作范围,及时采取必要的应急措施,以预防热失控的发生。此外,新能源汽车的电池包设计也应该有效地保护电池包,延长电池包的使用寿命,降低电池包的维护成本。

动力电池热失控防护是一个复杂的系统工程,需要从电池材料、电池结构、电池控制等多个方面进行全面的优化和升级,以保证电池包的安全性、可靠性和稳定性。

新的应用材料能提高更好的热失控解决方案

当前的应用材料能提高更好的热失控解决方案是纳米复合材料。

纳米复合材料是指由两种或两种以上不同的材料组成的材料,通常由纳米材料和基体材料组成。纳米材料通常具有高的比表面积和特殊的物理化学性质,如表面效应、量子尺寸效应等。纳米复合材料可以通过不同的组合方式实现不同的功能,如导电、导热、储能、隔热等。

纳米复合材料在动力电池热失控防护领域的应用已经得到了广泛的研究和应用。例如,纳米复合材料可以用于制备高热导率的电池隔膜、高热稳定性的电池包防火材料等,这些材料可以有效提高电池的热失控防护性能。同时,纳米复合材料还可以通过改变材料的结构和组成,实现不同的功能,如在电池包中添加纳米材料可以提高电池的能量密度、延长电池的使用寿命等。

纳米复合材料作为一种新型的材料,具有高热导率、高热稳定性、高耐磨性等优点,可以有效提高动力电池的热失控防护性能,为动力电池的发展提供了新的思路和方向。

德耐隆改性耐火隔热毡复合材料能做到什么样的效果

德耐隆改性耐火隔热毡复合材料是一种具有优异隔热性能和耐热性能的复合材料。该材料通常由高温下稳定的无机纤维和高温下稳定的有机纤维组成,并加入了改性剂和其他添加剂。这种材料具有重量轻、柔韧性好、电气绝缘性能好、耐腐蚀、耐磨损等优异性能。

在动力电池热失控防护方面,德耐隆改性耐火隔热毡复合材料可以通过以下方式提高电池的安全性能:

首先,该材料具有优异的隔热性能,可以有效降低电池包内部的温度,防止电池过热,从而避免热失控的发生。该材料具有优异的耐热性能,可以在高温条件下保持较长时间的稳定性,从而保证电池包在高温环境下的安全性。

此外,该材料的低成本、轻量化、力学性能等方面也为其在电动汽车领域的应用提供了广阔的市场前景。

德耐隆改性耐火隔热毡复合材料作为一种优异的动力电池热失控防护材料,可以通过优异的隔热性能和耐热性能,有效降低电池包内部的温度,提高电池的安全性能,为动力电池的发展提供了新的思路和方向。

德耐隆改性耐火隔热毡复合材料的技术参数和特性

德耐隆改性耐火隔热毡复合材料是一种具有优异隔热性能和耐热性能的复合材料。该材料通常由高温下稳定的无机纤维和高温下稳定的有机纤维组成,并加入了改性剂和其他添加剂。以下是该材料的一些主要技术参数和特性:

热导率:德耐隆改性耐火隔热毡复合材料的热导率通常为0.02-0.03W/(m·K),相比于普通隔热材料的热导率0.05-0.07W/(m·K),具有更好的隔热性能。耐热性能:经过高温处理后,德耐隆改性耐火隔热毡复合材料的失重量约为15%,而普通隔热材料的失重量在20%以上,因此其耐热性能较好,能有效减缓热失控事故的扩散速度。力学性能:德耐隆改性耐火隔热毡复合材料的干燥体积密度约为0.30g/cm³,压缩强度约为0.20-0.30MPa,抗拉强度约为0.10-0.20MPa,表明其强度较好,能够有效地保护电池系统。其他性能:德耐隆改性耐火隔热毡复合材料还具有耐腐蚀、耐磨损、重量轻、柔韧性好、电气绝缘性能好等一系列优异性能。

总结与展望

综合以上所述,电池包热失控防护解决方案可以为新能源汽车的发展带来多方面的帮助:

首先,该解决方案可以有效降低电池包内部的温度,防止电池过热,从而避免热失控的发生,提高电池包的安全性能。该解决方案可以在高温条件下保持较长时间的稳定性,从而保证电池包在高温环境下的安全性,延长电池包的使用寿命。

此外,该解决方案的低成本、轻量化、力学性能等方面也为其在电动汽车领域的应用提供了广阔的市场前景。

综上所述,电池包热失控防护解决方案的应用可以有效提高新能源汽车的安全性能和可靠性,为新能源汽车的发展提供了坚实的基础和支持。

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