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張勇:適用于動力電池系統組裝材料的優選方案
2016-05-27 16:47:42
關鍵詞:CIBF2016鋰電池電池材料

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圖為漢高公司高級技術經理張勇

   張勇:大家好!我來自漢高,漢高作為一家世界600強的公司,在新能源電池方面也會做一些力所能及的工作。

  從三個方面來講一下,一個是大家比較關心的阻燃的問題,還有一些防碰撞的問題,還有防水的問題。

  首先會讓大家看一下,這兩側從外觀來看還是比較眼熟的?;旧纤妮v車都會燒起來的話總是有一定的概率,不管是汽油車也好、電動車也好,但是大家會更加關心燃燒的一些情況。

  這是在北美的事故,這個是在挪威的事故,當然了基本上是沒有重大的人員傷亡地。在整個燃燒過程中發生的還是比較快的,基本上沒有辦法把這個火勢給撲滅,不過還好沒有人在這個車里。如果在行使過程中,或者是發生在碰撞中發生燃燒的話,如果可以把這個火勢減慢一下,哪怕是2秒鐘,在車里的人就可以避免一些不必要的受傷了。

  我們也有一些產品的應用,像LED高功率的電源它也有一個燃燒的可能性,所以他把高功率的器件作為火源發生的地方。一旦發生一個火情的情況下,可以讓它起火的情況會慢一點。

  這是一個示例圖,這個是沒有其他材料的,一旦燃燒起來的話,這個火勢基本上就沒有任何可以控制的可能性了。在這個里面,如果是有一些阻燃材料進行一些保護的話,它的火勢就可以控制的比較小一點,基本上是電芯或者是BMS,一旦有火勢發生的話,就需要在火源周圍進行一個保護。

  最終燃燒的事情還是會發生的,這是一個火柴和油的關系,當然也希望從電芯來控制阻燃的技術,外面的保護材料也是作為保護層面的一部分。

  這是一個阻燃的國際通用的方法,是阻燃協會的,它會有一個測試,這是垂直燃燒法。從這邊可以看到,這邊是規定了,不管你是什么材料,但是都會有一個長度,然后有一個10秒鐘兩次的一個燃燒,就看你這個阻燃等級可不可以自己熄滅這個火勢,這個是加甲烷氣體的燃燒,差不多有6、700度的溫度。

  大家要注意一下,很多阻燃材料到底是3個毫米通過還是6個毫米通過,還是10個毫米通過,這個結果是不一樣的,隨著厚度的增加,它會越來越難燒。判斷一個材料的容易起火或者是阻燃的級別的話,其實厚度往往是被大家忽略的一個問題。

  在實際的一個Pack里面,到底是10毫米、30毫米、50毫米去進行阻燃材料的充填還是怎么,如果充填的越多,阻燃效果也是越好的,也有其他的問題,重量當然也是增加的。

  2、這個里面有這么多阻燃材料,成本也會增加。所以說,最終怎么去選擇,跟Pack的尺寸,跟能量的密度,跟整個平衡的設計都是有關系的。在這塊,我們這邊是可以做到10毫米以內,甚至是5毫米、甚至是3毫米,都可以有這樣的阻燃材料去做的。但是具體是要有一個多高的距離,這個還是需要整車廠去進行一個評估的。

  第二個問題是碰撞,人開的肯定會撞上,但是撞上以后會不會起火?會不會影響到電芯?這就需要我們來想一下有沒有更好的方案,如果是18650的,或者是圓柱電池的可能會用一些支架來規定,做方形電池的也會用支架,我們對于這個是有一個思路的。

  這款是寶馬最新的電動車,它要是保護的話,它是會在周圍用上比較好的橡膠條,在抗沖擊方面是會有一個比較好的保護。在發生碰撞的過程中它是否能吸收能量,來緩解一下直接對電池造成的擠壓。用這些是4、50公里的一個撞擊,可能電芯也不會有什么太大的問題。

  這是一個示意圖,這個有點像一個注塑的工藝,我們現在有的客戶實際上已經在用了,在這個里面先灌上一定厚度的阻燃材料,把電芯放進去,等它固化以后就會形成一個橡膠狀的一個材料,來對電芯內部進行一個保護。主要是為了電芯和Pack可以成為一體。

  這個灌風材料在整個Pack里面,我去做振動實驗,24小時的三個方向的振動,或者說是長期的一個力學性能的實驗,它會不會跟力學性能脫開?我們會有一個實驗。

  為了讓大家有一個更好的理解,我會做一個推算,實際上可以看到,粘接面積越大,或者說是灌風的表面積越大,它的強度就會非常高,同樣是一個兆帕,在一個平方厘米可以承受的力是這點,100個平方厘米可以承受1000公斤,如果是一個平方米,在Pack里面我們碰到很多的是2米乘1米的,其實它的這個面積是超過一平方米的,實際上它可承受的力,你其實換算成噸也是可以的。

  耐久性方面,我們是依據了在汽車行業比較多的一個參考,比如說國標的一些要求,我們肯定是會比現有的國標的要求要高很多,包括耐海水的實驗等等。

  防水的問題,車子開到水里的概率還是比較小的,因為電池還是比較怕水的,主要還是水蒸氣對于汽車的一個進入,或者說是下雨天,或者是積水的地方有一些水分,然后跟電池發生一個接觸。

  比較多的方案其實有兩種,一種是用固態的,這個東西用起來會比較方便,電圈上去以后螺絲一擰,本身的反彈力就會密封,但是隨著時間的推移是會老化的,反彈力是會減弱的,減弱的話,水蒸氣也許過個三年密封效果就沒有那么好了。

  這個是在傳統汽車上用的比較多的一個經驗,這個已經用了20多年了,會在發動機上做一個液體的液態電圈,可以把鋼蓋給粘住,這樣就不需要靠反力去進行密封。

  這個好處是可以馬上裝、馬上拆,拆下來再換一個新的上去。這邊的優勢是說,它可以自動化,也不需要開模,有的會做型號比較多的Pack的話,你可能承受的品種也會比較多一點,這個只要是改變一下它的點膠工藝基本上就可以滿足要求了。

  這是一個實際的IP67,IP67做完之后,如果要反修的話怎么做?反修就把上面的拆開,把上面固化膠打掉就可以了。

  這是一些高溫高濕、高低溫循環,都是按照傳統汽車的級別來的,因為新國標的要求實在是有點低。這也是一個長時間的高溫防置,這是雙85的情況。

  我們在電池包方面還有一些電芯的粘接,現在這個電芯各種各樣的都有,大大小小的都有,不同的材質都有,也有仿特斯拉的,各種各樣的造型。但是在這個上面我們會和一些材料去進行一些對應,如果在這方面有需求的話,也可以再多了解一下。

  這是一個最新出來的


稿件來源: 電池中國網
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