新能源汽车电池包贵州11选五电芯间隔热解析

 新闻资讯     |      2020-06-30 01:32

  电芯是指单个含有正、负极的电化学电芯,日常不直策应用。区别于电池含有保卫电途和外壳,可能直策应用。

  目前主流的锂电池电芯封装分为圆柱电芯、方形电芯(又叫铝壳电芯)、软包电芯(又称咸集物电芯)三种,它们的构造示希图睹图1。正在电池包计划中,单体电芯有序分列构成模组。

  单体电芯因为其本身有必然的内阻,正在输出电能的同时会发作必然的热量,使得本身温度变高,当本身温度跨越其平常劳动温度局限间时会影响电池的机能和寿命。电芯的最高温度胜过60℃时就潜正在爆发因过热导致的电芯安详性题目,20~45℃是锂电池电芯的理念劳动温度区间。可能说,电池包全面的电芯中,最热的电芯决意了所有电池包的安详,最冷的电芯决意了所有电池包的机能,一个电芯内和电池包内电芯间的最大温差决意了所有电池包的寿命。为了普及电池包的安详性和长久应用机能,电池包中的热统制体例必需保障电池包内任一个电芯的温度都不应胜过许可的最高劳动温度,同时电池包内全面的电芯间的最大温差及每个电芯的最大温差都不大于5℃。以是,为了确保电芯间的温度满意上述条件,电芯间必需有精良的散热装配。电芯间的散热平日是通过散热片上中的冷却液实行的。

  电池包中电池能量蓄积局限与能量转化局限存正在于统一空间,正在过充电、针刺、碰撞境况下易惹起连锁放热反映,形成冒烟、失火以至爆炸等热失控事项。热失控是动力电池最告急的安详事项,直接勒迫用户的人命安详。近年来,针对电池包的热失控宣扬题目闭键通过热防护技能处分。除了正在电池单体之间,电池模组之间以及电池箱与搭客舱之间也须要筑树热防护,以普及热失控电芯向电池其他体例传热的热阻,从而抵达拦阻热失控舒展的方针。目前动力电池体例热失控的讨论,闭键着重于由单体电芯热失控触发继而宣扬到所有电池包的热失控安详题目方面。这是由于当某单体电芯触发烧失控时,会产热量骤增,散热量远小于产热量,导致热量向方圆电芯通报,会疾速激励周边电池大范围热失控,造成安详隐患。或者说,单体电芯的热失控是所有电池包热失控的泉源,以是,咱们闭键研究电芯间的热防护。电芯间的热防护是正在电芯间弥补隔热层,以阻断热失控从失控单体电芯向方圆电芯宣扬,消重电池包的损害以及附带的伤害效用。

  Tesla公司正在其发外的专利中,专利US 7820319 B2计划了一种电池单体间的热屏蔽。正在电芯的外壳或外壳双层或内壳等涂抹一层或众层绝缘膨胀质料,这种质料可能罗致热量膨胀或造成焦炭状,用于阻滞热的扩散。可选用的膨胀质料有:石墨系膨胀型质料、热塑性弹性体、陶瓷基泡沸质料、蛭石/矿物纤维基泡沸质料、众磷酸铵基泡沸质料。

  Zee.Aero公司正在专利US 8993145 B2提出了一种热防护设施,通过正在方形电池单体之间筑树隔热层,阻断失控单体向邻近单体传热,同时,隔热层不所有紧闭,单体之间留有对畅通道,有利于失控单体发作的热量正在所有电池包内散热,避免限度过热。

  上述专利固然通过热隔层抵达了热失控的阻隔方针,但因为分开层的增加容易导致电芯间散热机能消重,日常的冷却体例很难满意散热的需求。

  文献(Applied Thermal Engineering, 2016, 106: 131-140)提出了一种勾结热防护和散热的复合板热统制体例,复合板由相变质料和隔热板构成,剖释了平常工况下电池组的散热机能,同时以10℃工况为例,剖释了复合板散热与隔热机能。亏空的是,为了抵达散热成效,复合板的厚度为10 mm,同时相变质料罗致的热量不易开释,影响冷却成效。

  为理解决上述缺陷,有些讨论将隔热板和热管组狼籍布置于电芯单体间,结果阐明,这种计划不单大大加强了电池组的散热才干和单体电芯间温度的平均性,并且还可有用阻断热失控宣扬。通用汽车的Volt电池统制体例即是正在上述模子的根柢上变革,正在电池包的计划中,Volt单体电芯间筑树金属散热片(厚度为1 mm)举动热管组,并正在散热片上留有毛细管构造,以便冷却液可以正在毛细管内滚动进而带走热量,实行散热的方针;隔热计划则采用了正在电芯与电芯之间安放泡棉的方法。

  单体电芯间的隔热质料,举动一种可以有用延缓或阻断单体电芯热失控向所有电池体例的宣扬的一种热防护质料,必需具备以下几种前提:

  目前常采用的隔热质料有泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、真空隔热板、气凝胶等,百般隔热质料的优欠缺如外2所示:

  勾结上述隔热质料的拔取前提,及常用隔热质料的优欠缺,具有阻燃机能的、特定材质的、柔嫩的泡沫质料(即泡棉)所有适应上述条件,这是由于:

  因为锂离子电池的应用寿命为5~8年,以是正在拔取单体电芯间的隔热质料时,其应用时代必需大于电池的应用寿命,以是咱们可能拔取泡沫硅橡胶举动单体电芯间的隔热质料。

  泡沫硅橡胶是硅橡胶颠末发泡后制成的一种柔性、众孔高分枪弹性质料,是将硅橡胶与泡沫质料的性情勾结于一体的新型高分子质料。泡沫硅橡胶质料具有精良的热稳固性、绝缘性、隔热性、抗震性和耐高温膺惩等机能,越发是正在高频下的抗震性好,耐老化性好,寿命10年,可举动夹层的填充质料。

  东莞市广迈电子科技有限公司出产的TS系列泡沫硅橡胶采用液体发泡技能,导热系数为0.09~0.14 W/(m·K),具有优异的回弹机能和长久劳动的稳固性,长久频频压缩反弹力坚持精良,是单体电芯间隔热衬垫的理念拔取,的确机能参数睹外3。泡沫硅橡胶举动电芯间填充质料,其柔嫩性可罗致电芯的热胀冷缩;其频频压缩反弹力可为电芯供给恒久的弹性维持;其较低的导热系数可阻滞热失控向方圆电芯的舒展。同时,这种质料满意UL94 V-0和HF-1的防火品级,正在电芯失控失火时,可能延缓火势的舒展。

  电芯间隔热方法和质料的计划和拔取,关于避免单体电芯热失控,普及电池包的安详性具有苛重效用。目前新质料的开垦及使用,如相变质料(PCM)通过相变罗致热量而坚持温度稳固,弥补了电芯隔热质料拔取。隔热质料的拔取须要平均安详性和本钱加入,的确的使用计划须要通过仿真结果来评估。

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