电池阻燃排气实验

就电池排气系统这块说一下看法，电芯的泄压过程我们都是没有质疑的、模组层面随着电芯多了以后接连的排气过程到整包对外释放压力，是一个连续的持续数十分钟的过程

 

特斯拉接连不断的自燃事故

接前面特斯拉的自燃的事故，前两天又发生了一起。对于特斯拉的案例来说，Z 方向的泄压阀和上方的若干层隔离泄放过程的设计，还是起到作用了。

 

 

Z 方向主要是顶住这个冲击的气流，在这个方向上，不同的阀出来的结果类似小子弹还是一个大的榴弹，整个结构件的韧性倒是很大的考虑，其他的冲击过后，就要考虑整个其他产生量。

 

 

与方壳电芯相比，圆柱的在模组层面等于在放鞭炮，而方壳则是一个个在释放手榴弹

 

方壳电芯

 

 

方壳电芯焊接式的防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体，当电池内部压力超过规定值时，防爆阀阀体破裂，避免电池爆裂。这两家电池厂家的都采用激光焊接牢固的、两个铝质金属片；但当内部压力升高到一定值时，铝片从设计的凹槽位置处破裂。

 

备注：以下的图是采用薄壁的整合式设计，与上面的也有相似性，本质是突破薄弱环节。设计过程中，需要考虑电芯的长期压力增长过程，如电池遭遇滥用（如电池遭到挤压、穿透等异常情况造成电池短路时，内部压力急剧增加）的时候产生气体的内部压力大于设定值时，安全阀将立即开启泄压，电池内部压力 EOL 值需要小于设定值时安全阀将关闭密封。                             

集中式的压力释放过程

 

我觉得问题最为复杂的就是，遭遇热失控过程中的释放过程和这个泄压阀的匹配工作。如之前所谈的，其实多个电芯并联的时候，会出现多种滥用状态，当滥用中局部短路电压变化，外部并联的电芯会对于这个电芯予以更多的电应力以激发这个泄压和熔断的过程。

 

如果卷芯多了以后，整个过程全部集中于电芯内部，如果阀的设计缺乏足够的灵敏度，在滥用中开阀的时机和相应的喷出电解液的温度也不同，特别是可能在冒烟之后还会进一步起火。比起单个 26.5 厚的电芯的泄压阀设计，内部进行并联的电芯，设计这个阀的难度还是非常大的。

 

 

从系统来看，泄压的事情

我们可以分析评估出，从 40kWh-100kWh，分模组燃烧的整个时间，还有有没有可能就是往不容易出问题的类似内燃机废气排气管路的设计，把这些高温的气体没办法完全杜绝的情况下，以合适合理的从内燃机的系统上借鉴过来。让能量有序的释放，这个我觉得是我们下个阶段，能做的最大的机遇。主要的课题包括：

 

单点触发，能不能不要燃烧

 

分析出燃烧是否蔓延的触发条件指针的各种边界

 

失控燃烧的定向性

 

失控燃烧的延缓时间

 

失控燃烧的外部处理有效机制

 

备注：成本约束、对原始材料的约束摆脱都是切切实实要做的事情，这个大前提不能变，能变的是我们的工程设计思路

 

SAE J1495 的阻燃排气标准

单就排气问题来说，SAE 在 12 月份更新了的《SAEJ1495 

 

Test Procedure for Battery Flame Retardant Venting Systems》

 

在内容里面，把电动汽车的涵盖到里面去了

 

This SAE Standard details procedures for testing lead-acid SLI (starting, lighting, and ignition), heavy-duty, EV (electric vehicle), and RV (recreational vehicle) batteries, to determine the effectiveness of the battery venting system to retard the propagation of an externally ignited flame of battery gas into the interior of the battery under sustained overcharge conditions.

 

这个实验本身是按照危险的实验来评估的。

 

WARNING: Testing of a battery venting system can result in an explosion. Extreme caution must be exercised to avoid personal injury, including the selection of appropriate personal protective equipment (PPE). 

 

在设计取向里面，我们主要看在模组端，在防护到位的一步步下，在 IP67 完整到泄压阀开启过程中电池系统产生的气流排气过程中产生的问题。

 

 

当然，这个测试对于密封的 12V 锂电和 48V 锂电池可能更适用一些。对于动力锂电，这样一个体积很大的电池系统可能有一些差异。