如何解決,鋰動力電池因機械碰撞,觸發的熱失控?

機械濫用往往帶來鋰動力電池內短路、外短路、電解質洩漏,進而帶來熱效應過程,在外力作用下,鋰鋰動力電池單體、鋰動力電池組發生變形,自身不同部位發生相對位移,是機械濫用的主要外在特點。針對電芯的主要形式包括碰撞、擠壓和穿刺。考慮到鋰動力電池包級別,還需要考慮振動問題。

如何解決,鋰動力電池因機械碰撞,觸發的熱失控?

在機械濫用中,最為嚴重的當屬穿刺,導體插入鋰動力電池本體,造成正負極直接短路,相比碰撞、擠壓等,只是機率性的發生內短路,穿刺過程熱量的生成更加劇烈,引發熱失控的機率更高。碰撞是典型的機械觸發熱失控的一種方式,在汽車碰撞時而引發鋰動力電池受損,鋰動力電池受損時也會產生內短路而引發熱失控,但是這種短路與電化學誘因引發的短路不同,機械受損一般是瞬間發生的,對應實際生活中的突發事故,強烈的撞擊、翻車、擠壓都可以導致鋰動力電池在很短的時間內發生機械損壞。解決碰撞(機械)觸發熱失控的辦法就是做好鋰動力電池的結構安全性保護設計:

如何解決,鋰動力電池因機械碰撞,觸發的熱失控?

1)組裝結構設計:塑膠框架支撐+鋼帶預緊的組裝結構以及高強度骨架。

2)可靠性設計:利用鋰動力電池包隔振聯結器減少震動磨損,採用彈性浮動板保證連線可靠性及IP67方式防塵設計。

如何解決,鋰動力電池因機械碰撞,觸發的熱失控?

3)防碰撞輕量化設計:防碰撞CAE結構最佳化,滿足強度要求的鋰動力電池模組輕量化,方殼系統質量成組效率>90%。

4)鋰動力電池包定位鎖緊技術:利用限位自鎖及單項鎖緊機構對鋰動力電池包進行精確定位、鎖緊。

鋰動力電池安全設計、PTC限流、壓力安全閥、熱封閉隔膜及提高鋰動力電池材料的熱穩定性等常規方法有其侷限性,只能在一定程度上降低鋰動力電池不安全行為的發生機率。要根本解決需要研發防短路、防過充、防熱失控、防燃燒及不燃性電解液的新技術,建立鋰動力電池自激發安全保護機制。

如何解決,鋰動力電池因機械碰撞,觸發的熱失控?

對於圓柱和方形鋼殼結構的鋰動力電池,具有安全設計的頂部洩氣閥結構,當鋰動力電池內部產生大量氣體時,氣體使安全機構啟動。對於圓柱形鋰動力電池,PTC常作為過流保護元件。由於鋰動力電池內部具有置於正極端子與電極卷之間的限流裝置PTC,在鋰動力電池發生過充時,在電解液發生分解、鋰動力電池溫度迅速上升時,該裝置開始作用並切斷電流。

而對於方形鋁殼鋰動力電池內部沒有限流裝置、並且由於鋁比較軟、易變形,只能靠鋰動力電池外部裝置保證安全。採取鋁塑包裝膜製作的鋰動力電池,當發生誤用與濫用時,隨著化學反應產生的氣體逐步增大時,會將包裝膜鼓脹或將鋁膜焊封位置鼓破而洩壓,從而保證了鋰動力電池安全。

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