引言:在 B&C 两家围绕针刺实验对峙的时候,去年 11 月韩国参加 EVS-GTR 的代表分享了一些信息,主要是他们做热失控实验的一些信息,特别是广泛运用的 60Ah 的实证实验还是有很大的价值。

 

我个人觉得有以下的两点感受:

 

1) 单个挑电芯出来,要把它要弄烧起来是比较容易的

 

2) 在评估热失控传播实验的时候,最重要的事情就是注入的能量控制在最小,把整个反应过程做的不要特别剧烈,能评估出整体的效果(电芯内短路引起的时间比较长,过程并不剧烈,但是会着)

 

3) 目前从软包来看,电芯之间没有有效设计隔离手段,在一定的模组设计下隔离办法是主流的选择,所以软包要往 CTP 来做封装层面可能比较难

 

01
KATRI 提供的热失控触发方法

 

目前全球在动力电池系统设计的主要考虑,就是在热传播测试中能够有很好的解决方案。这项测试目的是评估由内部电芯内短路故障引发的电芯热失控,然后评估电池系统内防止火势蔓延现象,最终是要实现车辆对乘员的保护。所以测试中,要尽量模拟内部短路热失控的启动方法,并且引发的热失控状态对相邻电芯要尽量低,要具备重复性和再现性(目前热失控传播的波动实在是很大,一会天上一会地下)。有关不同方法的讨论,在后续会逐步给出,其实欧洲和美国也有各自的看法。韩国 KATRI 提出的方式是做一个镍铬材料做成的加热器(覆盖耐高温胶带和耐火板),这个加热器的阻抗为 1.6~2.0 欧,最大承受的功率为 100W,可以在 5 分钟把电芯局部加热到 800℃ 

 

图 1 微型加热器的搭建

 

如下图所示,我们在单个带内心来看,从开始加热之后,电芯的热失控发生在之后的 200 秒,电芯的整个表面温度在 200 秒后急剧上升,这时候电芯也开始剧烈的排气,电芯热失控是方向为 TC1 → TC2 → TC3 → TC4 → TC5 → TC6 → TC7,软包排气之后有连续的火焰。

 

图 2 软包 60Ah 电芯引发热失控的情况 

 

02
模组和 Pack 的情况

 

如前面一位朋友所说的,电芯热失控和在模组里面的状态是不一样的,在模组的实验中是在加热启动之后 600 秒之后,排气之后有持续的火焰。

 

图 3 2.6kWh 的模组热失控传播的情况 

 

如下图所示,我们进一步扩展到 Pack,由于节约成本的考虑,可以把三个相邻模组放在一起,然后考虑整体的传播情况。在一定的间距和防护设计下,模组热失控只发生在涉事的模组中,并没有烧毁整个 Pack,和方壳相比,由于排气的非指向性就不会有方壳那么恐怖的类似火焰喷射器那样的超级压力+超级火焰。在电芯排气和火焰烧完以后,整体 Pack 拆解下来的没有出现全局的热失控传播情况。

 

图 4 Pack 层面的热失控

 

小结:我是觉得要做长模组,类似特斯拉那样宽 320mm 长度 1.8-1.9 米的,就需要仔细设计好单个电芯之间的间隔或者隔一段采取很厚的隔热材料,然后检测到热失控以后采取强制的散热措施辅助散热,在增加一定成本的情况下我们可以在系统层面有一些办法的。如果说 LFP 可以一整排或者双排全部排列的话,三元就要多努力一些,特别是大容量泄放压力比较大的电芯困难度比较大。