方形電池有哪些典型問題及應(yīng)對(duì)方法
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-05 19:40
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1)旁邊面鼓脹問題
鋰離子電池在充放電進(jìn)程中電池的內(nèi)部存在必定的壓力(經(jīng)驗(yàn)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)作變化,形成電極脹大,電極脹大力效果于殼體,形成電池殼體變形;高溫儲(chǔ)存時(shí),少數(shù)電液分解及因?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、部分的電液干涸甚至殼體破裂,嚴(yán)峻地影響了電池的安全性及循環(huán)壽數(shù)。
張超等人給出的計(jì)劃,使用小結(jié)構(gòu)形式,加強(qiáng)殼體強(qiáng)度;優(yōu)化擺放方法兩個(gè)角度,處理方形電池鼓脹問題。
加強(qiáng)殼體強(qiáng)度,把本來的平面殼體規(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)劃的效果,按照固定方法的不同(固定長(zhǎng)度方向和固定寬度方向),分別測(cè)驗(yàn)。可以顯著觀察到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的效果。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)的殼體變形量到達(dá)4.1mm,變形量下降了20%以上。
優(yōu)化模組中電芯擺放方法,研究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越長(zhǎng),傳導(dǎo)的介質(zhì)、界面越來越多,使得散熱變得困難,并且在單體上,熱量分布不均的問題越來越顯著。
吳偉雄等人進(jìn)行了一項(xiàng)研究,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變化。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)以使電池穩(wěn)定;
3) 恒流放電,以不同的倍率放電至放電截止電壓2 V。其間,放電倍率分別按為1C、2C、3C、4C、5C、6C 設(shè)定。
為不同放電倍率下電池表面的溫度變化,可以看到,跟著倍率添加,溫度也越來越高,各放電倍率對(duì)應(yīng)的電池表面最高溫度分別為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)溫度到達(dá)了76.9 ℃且超越50 ℃的時(shí)間為470 s,占到了整個(gè)放電進(jìn)程的三分之二,這關(guān)于電池安全持續(xù)作業(yè)十分不利。
別的,也有計(jì)劃,將導(dǎo)熱資料與水冷相結(jié)合,讓水冷體系把導(dǎo)熱資料吸收過來的熱量傳遞到體系外部去,其形式如下圖所示:
鋰電池體系,關(guān)于避免熱失控問題,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,即便沒有新式物美價(jià)廉功用好的新式傳感器呈現(xiàn),對(duì)熱失控的預(yù)警和處置也都會(huì)成為可能。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。
