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低溫鋰電池

動力鋰電池安全"從小做起"

鉅大LARGE  |  點擊量:82次  |  2020年02月26日  

摘要
2019年,新能源汽車補貼政策的退坡著實讓廠商揪心了一把,而更讓人揪心的是事故頻發的動力電池。

2019年,新能源汽車補貼政策的退坡著實讓廠商揪心了一把,而更鉅大鋰電讓人揪心的是事故頻發的動力鋰電池。看到新聞中起火燃燒甚至爆炸的電動汽車,不知廣大車主作何感想?難道我們每天駕駛的是一顆按時炸彈?哦不,是不按時炸彈!電池何時變鋰離子電池身憤怒的小鳥,誰也摸不透,著實讓人細思極恐。相較而言,一直低調的比亞迪卻從未發生過一起電池安全事故,這當然不是靠運氣,靠的是過硬的技術儲備。


眾所周知,比亞迪動力鋰電池同時涵蓋了磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池,而安全性較高的磷酸鐵鋰離子電池多用于大型商用車,而普遍存在安全問題的基本是配備在乘用車上的三元鋰離子電池。從單體結構上來看,三元鋰離子電池又分為軟包電池、硬殼方形電池以及圓柱形電池三種。與軟包電池相比,硬殼方形電池有三大優勢:首先,其熱管理模塊比軟包電池更簡單,而成組硬殼方形電池的能量密度又遠高于軟包電池;其次,軟包電池是靠兩層聚合物粘貼在一起實現密封的,而硬殼方形電池是通過一個金屬鋁的焊接實現密封。所以在密封性方面,硬殼方形電池要強于軟包電池。第三,當出現熱失控的時候,硬殼方形電池是可以通過定向設計實現排氣、排火。即使某個單體失控了,也可以通過排火通道釋放掉單體的能量,而軟包電池無法實現。相比之下,特斯拉采用的圓柱形電池單體體積更小,在滿足相同續航里程的條件下,圓柱形電池所需數量比硬殼方形電池多得多,因而電池的一致性很難保證,管控風險也會新增。例如一輛modelx要超過7000塊的18650圓柱形電池整合在一起。另外,相比方形電池的鋁制硬殼,圓柱形電池鋼制外殼質量更重,電芯間空鋰離子電池隙更大,所以更易受到能量密度天花板的限制。因此,比亞迪選擇采用綜合安全性更優的硬殼方形電池方案。


為了保證動力鋰電池與整車制造的高度集成化,品質統一化。比亞迪已經形成了一套從礦產開發到原材料研發、電芯設計和制造工藝、BMS制造、模組跟PACK研發和制造以及梯次利用與回收的完整產業鏈,順利整合實現7個維度4個層次的電池整體安全。讓電池研發與整車產業鏈聯動更加緊密,反饋優化工作更加高效,最重要的是保證動力鋰電池安全品質可追蹤,可掌控。


在單體層面,選用更可靠的硬殼方形電池并不意味著電池安全就高枕無憂,模組層面的鏈接和隔離工藝設計更是與電池安全息息相關。首先,單體電池要協力輸出電力,要鏈接起來。在這方面,比亞迪在模組內部采用了業界領先的軟連接加激光焊接工藝,整個電池模組規整可靠,告別了粗電線鏈接的原始方式,完全杜絕摩擦導致的短路風險。在模組之間,比亞迪也選擇了工藝更加先進且安全的鋁排焊接替代了螺紋連接。假如說,鏈接技術是電池模組的主動安全,隔離技術就是被動安全。通過對問題單體"分而治之&qu鋰離子電池廠家ot;化險為夷,即模組的隔熱隔火設計。模組熱失控管理重要依靠單體電池之間的氣凝膠實現。氣凝膠通過PET封裝,整體導熱系數小于0.04w/K.m,可以很好的延緩單體之間的熱量傳遞,將出現問題的個別電芯隔離,保障電池模組的整體安全。


假如模組層面安防也失效了,就要升級到電池包層面。針對猛烈撞擊導致的電池起火現象,比亞迪巧妙設計了窩蜂結構的鋁合金材質電池托盤。通過大量的實驗證明,這種結構在發生碰撞和剮蹭時,會發生潰縮,更好地吸收外界施壓產生的能量。同時,電池包上還采用隔熱隔火設計、能量泄放裝置和自動滅火裝置,當激烈撞擊導致車輛起火時,駕乘人員有足夠的逃生時間,同時能量的自動泄放也可以將火情控制在一定范圍之內。


在軟件方面,比亞迪的電池管理系統BMS也對電池安全發揮了至關重要的作用。對每個單體電芯的電壓、電流、溫度等實時狀態進行采集,實現了更高的采集精度、同步性和采集頻率,為電池管理的優化供應了堅實的基礎。基于精準的數據采集,BMS可以準確計算出電池的剩余電量、可支持里程以及電池的安全壽命以指導電池控制,方便車主掌握車輛狀態,也是對整個系統軟、硬件功能安全的保障。此外,BMS在后臺云數據庫的支持下,結合AI算法,可實現更加智能的電池管理,進一步優化電池效能。


例如,針對普遍存在的過充問題,比亞迪預設了多個防護層次:首先是BMS精確探測電池的電壓,實時監測電池的狀態,充到不同的電壓執行不同的命令,通過限流和切斷繼電器的方法來控制充電的狀態。假如此項失效,將采用機械CID(CurrentInterruptDevice)裝置。通過在電池單體上設計一個翻轉片,CID在電池過充導致內部壓力升高時斷開電路。由于電池包的單體是串聯的,只要有一節單體斷開,整個回路就斷電了。值得注意的是,CID作為一個純硬件的保護裝置是比亞迪的專利技術。


關于新能源汽車來說,最重要的部分莫過于動力鋰電池。在這方面,比亞迪術業專攻了15年,不僅在能量密度和電池管理都做到了行業的領先,更重要的是積累出一整套邏輯縝密、環環相扣的電池安全解決方案。對消費者而言,操控性能與續航里程固然重要,但這一切都是以安全為前提的。動力鋰電池的安全不是個亡羊補牢的問題,假如不在電池系統開發階段就設計好每一個可能涉及安全的細節,隱患是永遠存在的。而比亞迪從研發源頭就對動力鋰電池安全方方面面的問題都有著系統性思考和整體掌控,為用戶供應安全放心的產品是實實在在的承諾。


東莞市鉅大電子有限公司成立于2002年,總部位于我國廣東省東莞市南城區高盛科技園,是一家為全球用戶在移動電源、儲能電源、動力電源和備用電源的個性化需求,供應特種鋰電系統定制化方案和產品的國家級高新技術公司。

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