在绿芯的《如何在提高能量密度的同时,确保安全可靠?—— ER6 电池系统解析》有提到处理电芯热失控的办法,我们先把这个内容提取一下,然后探讨一下如何处理大电芯 NCM811 的特点,前阵子和李兄探讨过,811 的 51Ah 都不好对付,想想那颗 234Ah 的和 156Ah 的如何处理才能完美应对国标要求,这个工作还是要不断尝试。

 

01

ER6 的解法

         

简单来说,ER6 采取的是 3 个解法: 

 

1)Pack 内完整的防火罩 

如下图所示,这种设计是考虑一个完整的防火罩,把所有电池模组都罩起来。单个电芯热失控,作用主要是防止 Venting 中的火焰喷射,把上盖打穿进一步让氧气进入扩散整个过程 防火罩包含两层结构: 一层是硅胶为主的复合材料(在高温下会陶瓷化成一种质地坚硬的半无机材料,具有出色的隔热性能) 。一层是非常薄的玻纤材料(在陶瓷层还未形成时提升其整体强度,使材料不至于撕裂或散架) 

 

上盖从铝合金改为钣金材料,通过防火材料和金属材料的双重作用,使得电芯热失控时,电池上盖在高温高压的喷发物冲击下不会被熔穿。

 

图 1 整体的防火罩

 

2)烟气隔离和防爆阀 

防火罩可以将高温烟气通过电池包内的烟气通道,通过箱体上设置的防爆阀排出。电芯热失控所释放出的大量气体和热量,设计了 4 个排气量充足的单向弹簧防爆阀。在防爆阀的内侧增加了一层薄薄的钢片,避免高温烟气直接冲击。高温烟气通过排气道,到达排气阀通过防护钢片的阻挡,一定程度上能控制实际排出的气体温度。 

 

图 2 多个防爆阀 

 

3)电芯热失控的特殊散热

利用 BMS 电池管理系统实时监控,当监测到热失控有可能将会发生时,将电池的水泵将开启全速运转。配合导热材料,能够迅速将热失控电芯附近局部过多的热量转移到电池包其他位置,能够有效带走一部分热量。 

 

02

如何处理 NCM811

 

实际上,对于 523 和对付 811,处理方法是相似的,但是这个难度就很大,之前小渔锂电对比 150Ah 和 234Ah 在针刺条件下的反应差异性,就很能说明问题。我个人觉得,通过上面的措施,还需要加大电芯间隔热层的厚度,尽可能把第二个电芯发生热失控的时间往后拖。最主要第一颗电芯发生热失控的速度和差异性太大,这就使得整个防护非常不好做,有点像在做 DOE 实验,一点点控制差异。软包处理这个相对好一点,压力释放快,当然做热隔离会困难一些,所以我们应该能看到方壳大电芯会在 811 之前停留比较长的时间,以解决好电芯的热失控问题,毕竟我们不是面对的是国标的 5 分钟,是尽可能让单个电芯热失控不引起全局的蔓延。 

 

 

图 3 小鹏 P7 的电池系统,也是用了整块防火材料 

 

图 4 Aion LX 的单面好几个阀

 

小结:这种认知是伴随着大量的仿真和实验建立起来的,要做好的真的不容易,这里点个赞^_^