介紹方形電池典型問題和應對
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-09 20:38
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周圍面鼓脹問題
鋰離子電池在充放電進程中電池的內(nèi)部存在必定的壓力(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峻。
引起電池脹大的重要原因：化成時構(gòu)成SEI的進程中發(fā)作氣體，電池內(nèi)氣壓升高，由于方形電池平面結(jié)構(gòu)耐壓能力差，因此構(gòu)成殼體變形；充電時電極材料晶格參數(shù)發(fā)作改動，構(gòu)成電極脹大，電極脹大力效果于殼體，構(gòu)成電池殼體變形；
高溫貯存時，少量電液分解及由于溫度效應氣體壓力增大，構(gòu)成電池殼體變形。在以上三個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通病，特別是大容量方形鋰離子電池更為嚴峻，電池鼓脹會構(gòu)成電池的內(nèi)阻增加、部分的電液干涸甚至殼體分裂，嚴峻地影響了電池的安全性及循環(huán)壽數(shù)。
張超等人給出的計劃，運用小結(jié)構(gòu)辦法，加強殼體強度；優(yōu)化擺放辦法兩個角度，處理方形電池鼓脹問題。
加強殼體強度，把原本的平面殼體規(guī)劃成加強結(jié)構(gòu)，并以向殼體內(nèi)部打壓的辦法，測驗殼體加強結(jié)構(gòu)規(guī)劃的效果，依照固定辦法的不同（固定長度方向和固定寬度方向），分別測驗。
能夠明顯觀察到加強結(jié)構(gòu)的效果。以寬度固定現(xiàn)象為例，在0.3Mpa壓力下，有加強結(jié)構(gòu)的變形量為3.2mm，而沒有加強結(jié)構(gòu)的殼體變形量到達4.1mm，變形量降低了20%以上。
優(yōu)化模組中電芯擺放辦法，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)，擺放辦法Ⅱ的厚度方向變形量明顯小于擺放辦法Ⅰ。
大型方形電池散熱性能變差
跟著單體體積的增大，電池內(nèi)部發(fā)熱部分距離殼體的距離越來越長，傳導的介質(zhì)、界面越來越多，使得散熱變得困難，并且在單體上，熱量散布不均的問題越來越明顯。
吳偉雄等人進行了一項研究，試驗選用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，測驗進程中環(huán)境溫度為31 ℃，散熱辦法為空氣冷卻，用溫度巡檢儀記載電池的溫度改動。
試驗過程：
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，放電倍率分別按為1C、2C、3C、4C、5C、6C 設(shè)定。
如下圖所示，為不同放電倍率下電池外表的溫度改動，能夠看到，跟著倍率增加，溫度也越來越高，各放電倍率對應的電池外表最高溫度分別為38.1、48.3、56.7、64.4、72.2、76.9 ℃。3C 倍率放電時，最高溫度已超越50 ℃。6C 時溫度到達了76.9 ℃且超越50 ℃的時間為470 s，占到了整個放電進程的三分之二，這關(guān)于電池安全繼續(xù)作業(yè)十分不利。
運用相變材料作為導熱介質(zhì)，附著在單體電芯外表，散熱效果得到大幅度改進。
施加導熱材料后的溫升比照如下圖所示：
其他，也有計劃，將導熱材料與水冷相結(jié)合，讓水冷系統(tǒng)把導熱材料吸收過來的熱量傳遞到系統(tǒng)外部去，其辦法如下圖所示：
鋰電池系統(tǒng)，關(guān)于防止熱失控問題，最理想的就是能夠直接檢測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廉功用好的新式傳感器呈現(xiàn)，對熱失控的預警和處置也都會成為或許。系統(tǒng)內(nèi)電芯數(shù)量少，這應該是方形電池重要的競爭力之一。
