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张勇:适用于动力电池系统组装材料的优选方案
2016-05-27 16:47:42
关键词:CIBF2016锂电池电池材料

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图为汉高公司高级技术经理张勇

   张勇:大家好!我来自汉高,汉高作为一家世界600强的公司,在新能源电池方面也会做一些力所能及的工作。

  从三个方面来讲一下,一个是大家比较关心的阻燃的问题,还有一些防碰撞的问题,还有防水的问题。

  首先会让大家看一下,这两侧从外观来看还是比较眼熟的。基本上四辆车都会烧起来的话总是有一定的概率,不管是汽油车也好、电动车也好,但是大家会更加关心燃烧的一些情况。

  这是在北美的事故,这个是在挪威的事故,当然了基本上是没有重大的人员伤亡地。在整个燃烧过程中发生的还是比较快的,基本上没有办法把这个火势给扑灭,不过还好没有人在这个车里。如果在行使过程中,或者是发生在碰撞中发生燃烧的话,如果可以把这个火势减慢一下,哪怕是2秒钟,在车里的人就可以避免一些不必要的受伤了。

  我们也有一些产品的应用,像LED高功率的电源它也有一个燃烧的可能性,所以他把高功率的器件作为火源发生的地方。一旦发生一个火情的情况下,可以让它起火的情况会慢一点。

  这是一个示例图,这个是没有其他材料的,一旦燃烧起来的话,这个火势基本上就没有任何可以控制的可能性了。在这个里面,如果是有一些阻燃材料进行一些保护的话,它的火势就可以控制的比较小一点,基本上是电芯或者是BMS,一旦有火势发生的话,就需要在火源周围进行一个保护。

  最终燃烧的事情还是会发生的,这是一个火柴和油的关系,当然也希望从电芯来控制阻燃的技术,外面的保护材料也是作为保护层面的一部分。

  这是一个阻燃的国际通用的方法,是阻燃协会的,它会有一个测试,这是垂直燃烧法。从这边可以看到,这边是规定了,不管你是什么材料,但是都会有一个长度,然后有一个10秒钟两次的一个燃烧,就看你这个阻燃等级可不可以自己熄灭这个火势,这个是加甲烷气体的燃烧,差不多有6、700度的温度。

  大家要注意一下,很多阻燃材料到底是3个毫米通过还是6个毫米通过,还是10个毫米通过,这个结果是不一样的,随着厚度的增加,它会越来越难烧。判断一个材料的容易起火或者是阻燃的级别的话,其实厚度往往是被大家忽略的一个问题。

  在实际的一个Pack里面,到底是10毫米、30毫米、50毫米去进行阻燃材料的充填还是怎么,如果充填的越多,阻燃效果也是越好的,也有其他的问题,重量当然也是增加的。

  2、这个里面有这么多阻燃材料,成本也会增加。所以说,最终怎么去选择,跟Pack的尺寸,跟能量的密度,跟整个平衡的设计都是有关系的。在这块,我们这边是可以做到10毫米以内,甚至是5毫米、甚至是3毫米,都可以有这样的阻燃材料去做的。但是具体是要有一个多高的距离,这个还是需要整车厂去进行一个评估的。

  第二个问题是碰撞,人开的肯定会撞上,但是撞上以后会不会起火?会不会影响到电芯?这就需要我们来想一下有没有更好的方案,如果是18650的,或者是圆柱电池的可能会用一些支架来规定,做方形电池的也会用支架,我们对于这个是有一个思路的。

  这款是宝马最新的电动车,它要是保护的话,它是会在周围用上比较好的橡胶条,在抗冲击方面是会有一个比较好的保护。在发生碰撞的过程中它是否能吸收能量,来缓解一下直接对电池造成的挤压。用这些是4、50公里的一个撞击,可能电芯也不会有什么太大的问题。

  这是一个示意图,这个有点像一个注塑的工艺,我们现在有的客户实际上已经在用了,在这个里面先灌上一定厚度的阻燃材料,把电芯放进去,等它固化以后就会形成一个橡胶状的一个材料,来对电芯内部进行一个保护。主要是为了电芯和Pack可以成为一体。

  这个灌风材料在整个Pack里面,我去做振动实验,24小时的三个方向的振动,或者说是长期的一个力学性能的实验,它会不会跟力学性能脱开?我们会有一个实验。

  为了让大家有一个更好的理解,我会做一个推算,实际上可以看到,粘接面积越大,或者说是灌风的表面积越大,它的强度就会非常高,同样是一个兆帕,在一个平方厘米可以承受的力是这点,100个平方厘米可以承受1000公斤,如果是一个平方米,在Pack里面我们碰到很多的是2米乘1米的,其实它的这个面积是超过一平方米的,实际上它可承受的力,你其实换算成吨也是可以的。

  耐久性方面,我们是依据了在汽车行业比较多的一个参考,比如说国标的一些要求,我们肯定是会比现有的国标的要求要高很多,包括耐海水的实验等等。

  防水的问题,车子开到水里的概率还是比较小的,因为电池还是比较怕水的,主要还是水蒸气对于汽车的一个进入,或者说是下雨天,或者是积水的地方有一些水分,然后跟电池发生一个接触。

  比较多的方案其实有两种,一种是用固态的,这个东西用起来会比较方便,电圈上去以后螺丝一拧,本身的反弹力就会密封,但是随着时间的推移是会老化的,反弹力是会减弱的,减弱的话,水蒸气也许过个三年密封效果就没有那么好了。

  这个是在传统汽车上用的比较多的一个经验,这个已经用了20多年了,会在发动机上做一个液体的液态电圈,可以把钢盖给粘住,这样就不需要靠反力去进行密封。

  这个好处是可以马上装、马上拆,拆下来再换一个新的上去。这边的优势是说,它可以自动化,也不需要开模,有的会做型号比较多的Pack的话,你可能承受的品种也会比较多一点,这个只要是改变一下它的点胶工艺基本上就可以满足要求了。

  这是一个实际的IP67,IP67做完之后,如果要反修的话怎么做?反修就把上面的拆开,把上面固化胶打掉就可以了。

  这是一些高温高湿、高低温循环,都是按照传统汽车的级别来的,因为新国标的要求实在是有点低。这也是一个长时间的高温防置,这是双85的情况。

  我们在电池包方面还有一些电芯的粘接,现在这个电芯各种各样的都有,大大小小的都有,不同的材质都有,也有仿特斯拉的,各种各样的造型。但是在这个上面我们会和一些材料去进行一些对应,如果在这方面有需求的话,也可以再多了解一下。

  这是一个最新出来的


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