方形電池典型問(wèn)題和應(yīng)對(duì)
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-04 21:43
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1）旁邊面鼓脹問(wèn)題
鋰離子電池在充放電進(jìn)程中電池的內(nèi)部存在一定的壓力(經(jīng)歷數(shù)據(jù)0.3～0.6 MPa)，在相同的壓力下，受力面積越大，電池殼壁的變形越嚴(yán)峻。引起電池脹大的重要原因：化成時(shí)構(gòu)成SEI 的進(jìn)程中發(fā)生氣體，電池內(nèi)氣壓升高，因?yàn)榉叫坞姵仄矫娼Y(jié)構(gòu)耐壓能力差，因此形成殼體變形；充電時(shí)電極資料晶格參數(shù)發(fā)作改變，形成電極脹大，電極脹大力作用于殼體，形成電池殼體變形；高溫儲(chǔ)存時(shí)，少量電液分化及因?yàn)闇囟刃?yīng)氣體壓力增大，形成電池殼體變形。在以上三個(gè)原因中電極脹大而引起的殼體脹大是最首要原因。
方形電池的鼓脹問(wèn)題是一個(gè)通病，特別是大容量方形鋰離子電池更為嚴(yán)峻，電池鼓脹會(huì)形成電池的內(nèi)阻添加、局部的電液枯竭乃至殼體決裂，嚴(yán)峻地影響了電池的安全性及循環(huán)壽數(shù)。
張超等人給出的方案，使用小結(jié)構(gòu)方式，加強(qiáng)殼體強(qiáng)度；優(yōu)化擺放方法兩個(gè)視點(diǎn)，解決方形電池鼓脹問(wèn)題。
加強(qiáng)殼體強(qiáng)度，把本來(lái)的平面殼體規(guī)劃成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并以向殼體內(nèi)部鎮(zhèn)壓的方法，測(cè)驗(yàn)殼體加強(qiáng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的作用，依照固定方法的不同（固定長(zhǎng)度方向和固定寬度方向），別離測(cè)驗(yàn)。可以顯著觀察到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的作用。以寬度固定景象為例，在0.3Mpa壓力下，有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的變形量為3.2mm，而沒有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的殼體變形量達(dá)到4.1mm，變形量降低了20%以上。
優(yōu)化模組中電芯擺放方法，研討人員比照了兩種擺放型式，如下圖所示，變形量如下面表格所示。比照發(fā)現(xiàn)，擺放方法Ⅱ的厚度方向變形量顯著小于擺放方法Ⅰ。
2）大型方形電池散熱功能變差
跟著單體體積的增大，電池內(nèi)部發(fā)熱部分間隔殼體的間隔越來(lái)越長(zhǎng)，傳導(dǎo)的介質(zhì)、界面越來(lái)越多，使得散熱變得困難，并且在單體上，熱量分布不均的問(wèn)題越來(lái)越顯著。
吳偉雄等人進(jìn)行了一項(xiàng)研討，試驗(yàn)選用3.2 V/12 Ah 的方形鋰離子電池，其基數(shù)如表1 所示。電池充放電設(shè)備為新威CT-3001W-50V120ANTF,測(cè)驗(yàn)進(jìn)程中環(huán)境溫度為31 ℃，散熱方法為空氣冷卻，用溫度巡檢儀記錄電池的溫度改變。試驗(yàn)進(jìn)程：
1) 壓充電，用12A 電流給電池充電至充電截止電壓3.65V止電流1.8A；
2) 放置，充電后放置1 小時(shí)以使電池安穩(wěn)；
3) 恒流放電，以不同的倍率放電至放電截止電壓2 V。其間，放電倍率別離按為1C、2C、3C、4C、5C、6C 設(shè)定。
為不同放電倍率下電池外表的溫度改變，可以看到，跟著倍率添加，溫度也越來(lái)越高，各放電倍率對(duì)應(yīng)的電池外表最高溫度別離為38.1、48.3、56.7、64.4、72.2、76.9 ℃。3C 倍率放電時(shí)，最高溫度已超越50 ℃。6C 時(shí)溫度達(dá)到了76.9 ℃且超越50 ℃的時(shí)刻為470 s，占到了整個(gè)放電進(jìn)程的三分之二，這對(duì)于電池安全持續(xù)作業(yè)非?；逇?。
使用相變資料作為導(dǎo)熱介質(zhì)，附著在單體電芯外表，散熱作用得到大幅度改進(jìn)。
另外，也有方案，將導(dǎo)熱資料與水冷相結(jié)合，讓水冷體系把導(dǎo)熱資料吸收過(guò)來(lái)的熱量傳遞到體系外部去，其方式如下圖所示：
鋰電池體系，對(duì)于避免熱失控問(wèn)題，最理想的便是可以直接檢測(cè)到每一顆電芯的參數(shù)（最基本的溫度，電壓、電流等），這樣的話，即使沒有新型物美價(jià)廉功用好的新型傳感器呈現(xiàn)，對(duì)熱失控的預(yù)警和處置也都會(huì)成為或許。體系內(nèi)電芯數(shù)量少，這應(yīng)該是方形電池重要的競(jìng)爭(zhēng)力之一。
