如何處理大電芯 NCM811 大模組層面處理電芯熱失控

在綠芯的《如何在提高能量密度的同時(shí)，確保安全可靠？—— ER6 電池系統(tǒng)解析》有提到處理電芯熱失控的辦法，我們先把這個(gè)內(nèi)容提取一下，然后探討一下如何處理大電芯 NCM811 的特點(diǎn)，前陣子和李兄探討過，811 的 51Ah 都不好對(duì)付，想想那顆 234Ah 的和 156Ah 的如何處理才能完美應(yīng)對(duì)國(guó)標(biāo)要求，這個(gè)工作還是要不斷嘗試。

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ER6 的解法

簡(jiǎn)單來說，ER6 采取的是 3 個(gè)解法：

1）Pack 內(nèi)完整的防火罩

如下圖所示，這種設(shè)計(jì)是考慮一個(gè)完整的防火罩，把所有電池模組都罩起來。單個(gè)電芯熱失控，作用主要是防止 Venting 中的火焰噴射，把上蓋打穿進(jìn)一步讓氧氣進(jìn)入擴(kuò)散整個(gè)過程 防火罩包含兩層結(jié)構(gòu)：一層是硅膠為主的復(fù)合材料（在高溫下會(huì)陶瓷化成一種質(zhì)地堅(jiān)硬的半無機(jī)材料，具有出色的隔熱性能） 。一層是非常薄的玻纖材料（在陶瓷層還未形成時(shí)提升其整體強(qiáng)度，使材料不至于撕裂或散架）

上蓋從鋁合金改為鈑金材料，通過防火材料和金屬材料的雙重作用，使得電芯熱失控時(shí)，電池上蓋在高溫高壓的噴發(fā)物沖擊下不會(huì)被熔穿。

圖 1 整體的防火罩

2）煙氣隔離和防爆閥

防火罩可以將高溫?zé)煔馔ㄟ^電池包內(nèi)的煙氣通道，通過箱體上設(shè)置的防爆閥排出。電芯熱失控所釋放出的大量氣體和熱量，設(shè)計(jì)了 4 個(gè)排氣量充足的單向彈簧防爆閥。在防爆閥的內(nèi)側(cè)增加了一層薄薄的鋼片，避免高溫?zé)煔庵苯記_擊。高溫?zé)煔馔ㄟ^排氣道，到達(dá)排氣閥通過防護(hù)鋼片的阻擋，一定程度上能控制實(shí)際排出的氣體溫度。

圖 2 多個(gè)防爆閥

3）電芯熱失控的特殊散熱

利用 BMS 電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)到熱失控有可能將會(huì)發(fā)生時(shí)，將電池的水泵將開啟全速運(yùn)轉(zhuǎn)。配合導(dǎo)熱材料，能夠迅速將熱失控電芯附近局部過多的熱量轉(zhuǎn)移到電池包其他位置，能夠有效帶走一部分熱量。

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如何處理 NCM811

實(shí)際上，對(duì)于 523 和對(duì)付 811，處理方法是相似的，但是這個(gè)難度就很大，之前小漁鋰電對(duì)比 150Ah 和 234Ah 在針刺條件下的反應(yīng)差異性，就很能說明問題。我個(gè)人覺得，通過上面的措施，還需要加大電芯間隔熱層的厚度，盡可能把第二個(gè)電芯發(fā)生熱失控的時(shí)間往后拖。最主要第一顆電芯發(fā)生熱失控的速度和差異性太大，這就使得整個(gè)防護(hù)非常不好做，有點(diǎn)像在做 DOE 實(shí)驗(yàn)，一點(diǎn)點(diǎn)控制差異。軟包處理這個(gè)相對(duì)好一點(diǎn)，壓力釋放快，當(dāng)然做熱隔離會(huì)困難一些，所以我們應(yīng)該能看到方殼大電芯會(huì)在 811 之前停留比較長(zhǎng)的時(shí)間，以解決好電芯的熱失控問題，畢竟我們不是面對(duì)的是國(guó)標(biāo)的 5 分鐘，是盡可能讓單個(gè)電芯熱失控不引起全局的蔓延。

圖 3 小鵬 P7 的電池系統(tǒng)，也是用了整塊防火材料

圖 4 Aion LX 的單面好幾個(gè)閥

編輯：hfy