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电动汽车电池是如何解决安全问题的呢?

2014-11-23汽车

新能源汽车作为目前的大趋势,随着渗透率的日渐提高,其最核心的三电技术也备受关注,其中的电池问题更加属于人们日常讨论的焦点,这也是燃油车阵营最常排斥的对象。

在数据网站我找了一份数据,可以看到,在2022年,对于新能源的安全问题成为了大多数人的不满意因素,当然这也和频发的热点事件有关。

接下来看一下动力电池存在的问题:

一:环境高温,引起电池正负极的剧烈反应,反应会向可燃的电解液中释放大量的能量,并析出氧气,导致电池膨胀、过热甚至失火。

二:外部的物理性破坏,导致电池隔膜贯穿,正负极直接接触使得电池内短路,短时间内释放大量电能,导致电池热失控。

三:电池过充、过放导致的内部结构损坏,从而引发电池的热失控。

为了提升续航里程,当前的纯电动车大都将动力电池布置在底板下方,电池面积大,几乎覆盖整个底板,其周边到车身边缘的距离通常不会很大,因此在碰撞或托底时容易被挤压。

近年来电池单体的能量密度提升过快,伴随的就是电芯稳定性的降低,在机械载荷下发生热失控的风险加大,因为补贴政策对动力电池系统能量密度有要求,为提升整包能量密度,国内的纯电动汽车倾向于将电池包壳体结构做的尽量轻巧,导致对内部模组和高压器件的防护不足。

对于汽车这种产品来说,安全是一个永恒话题,正因如此,目前在全球范围内,都在努力做电池安全的设计,其中最关键的就是在单个电池热失控之后,阻断电芯之间的失控的链式反应,使得整包不会受到影响,技术改进主要在电芯层级和系统层级两个方向。

化学体系的差异从设计难度上、或电池系统的活跃程度来看,三元锂>磷酸铁锂,电池的稳定性正好就是反过来的,磷酸铁锂电池是相对更安全的,目前主要的难度还是在高镍电芯方面存在挑战。

另外一个就是电芯之间的热隔绝材料,如何选用合适的材料,以防单个电芯出现问题之后,不会影响其他电芯呢?目前的电池包,会在电芯间会加入隔热材料比如气凝胶,隔绝电芯之间的热失控。同时每隔一定的电芯数量间都采用高温绝热复合材料,然后配合防护罩设计定向排爆出口,将高温气体流排出。

通过设计多种类换流通道设计,控制热源按预定轨迹流动,减少对相邻电池区块进行热冲击,并且控制电芯热失控排出的气体流,在不同结构通道内的均匀分布,设计纵向通道等,避免对相邻的电芯产生急剧性的热冲击,引发第二次热失控。

最后就是对物理破坏的防护:

首先需要增强外壳的阻燃性能,当电池发生热失控时,高阻燃外壳具有抑制火势扩散的功能。

其次改善电池的密封性能,在壳体表层采用耐阻燃涂层,增强电池包外壳的抗火焰能力,模组、电芯和电池包壳体之间可以加装防火毡材料,在电池发生热失控时,防火毡材料能够有效阻隔热量传播以及限制火势走向,起到了阻隔单体电芯之间发生连锁反应的作用,改善了电池防火性能的能力。

在电池箱的结构上也可以采用高强度材料,采用加强筋或者设置缓冲装置等,设置缓冲结构来缓冲吸收部分碰撞的力,保护电池组受到损坏,降低由于机械碰撞造成短路的风险。