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德耐隆浅谈NCM811无热扩散电池技术
来源:视界烩 2023-02-28 333
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    在上月举行的中国电动汽车百人会论坛(2022),相信很多人都注意到宁德时代首席科学家吴凯在会上公开了宁德时代的最新电池阶段性研发成果:

    “新电池其系统重量、能量密度及体积能量密度继续引领行业最高水平。在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包的电量相比4680系统可以提升13%。”

    这个新电池为宁德时代CTP,cell to pack的第三代产品,内部代号为麒麟。其次在电池安全方面,1000km 具有更高比能的无热扩散技术将会在2023 年实现量产。

    保证811电池的安全性主要是解决它稳定性差和热失控的问题。对于解决这两大问题小编认为可以通过需要物理方法和软件方法双管齐下。先说物理方法,其中比较重要的是隔热阻燃。

    1、物理隔热阻燃

    基于热失控机理,清华大学电池安全实验室发展了动力电池热失控主动安全防控技术——电池充电析锂与快充控制、电芯内短路与电池管理、单体电芯热失控与热设计,在前面几种防控措施失效情况下,还有最后一关就是系统层面的防控,即电池系统热蔓延与热管理。被动防护的很大一部分工作是传递给零部件企业或材料企业,他们需要提供好的防爆产品和耐火隔热材料。动力电池包层面重要的工作则是构建一个有效的防护系统,将各种方案和技术配置一个最适合自己的设计。而广州市绿原环保材料有限公司研发的德耐隆改性耐火隔热毡成本更低效果更好的抑制热失控蔓延。

    德耐隆Telite®产品由二氧化硅及陶瓷纤维毡复合制备而成,产品内部具有纳米级空隙可以减慢热传导,提供最低的热传导值,抗热冲击性优异。该纤维毡能够在压缩70%后完全回弹,能够承受自身重量的数千倍的重压而不发生碎裂,过千次压缩循环测试后仍具有很好的回弹性。更重要的是,这种纳米氧化硅纤维毡能够在1500℃丁烷火焰和液氮中保持良好的柔性,长期使用温度为1200℃。高温下稳定性好,不脆裂。可作为高温隔热密封垫,阻隔热短路,熔融金属处密封垫,隔离(防烧结)材料领域。

    2、高效电池恒温系统

    软件层面就是电池的热管理系统,俗称电池保姆或电池管家(BMS),通过电池恒温系统让相对活跃的811电池稳定在合理的工作温度。

    BMS系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测;电池状态估计;在线诊断与预警;充、放电与预充控制;均衡管理和热管理等。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

    目前U Union就采用液冷系统,这样可保证电池组内部温度恒定,温差不超过3℃。美国的电池恒温系统在寒冷环境下快速升温,在炎热环境下快速降温。据悉,美国电池组从-30℃加热到15℃需要0.7小时,而从55℃降到35℃则需要0.5小时,恒温系统能耗控制在5%以下。

    3、高于国标的设计标准

    UL2580电池标准是UL在2011年针对车用动力电池安全制定,早先在美国,大部分保险公司都不敢给电动车提供保险,因为它的风险性无法评估。UL在2011年针对车用动力电池安全制定了一个标准认证,即UL2580,只要通过了包括UL2580在内的三个标准认证,各大保险公司就会给电动车进行担保。UL2580标准涵盖了电动车动力电池内部电芯、模组、封包在内一系列认证标准,该标准相比国标更加严苛也更加完善。

    总结

    时至今日,纯电动汽车动力电池的安全问题依然没有得到解决,安全事故屡有发生。到底企业应该如何去攻克这一难题?日前,动力电池有“三安全”,缺一不可。

    "三安全”具体指本质安全、被动安全和主动安全三方面。本质安全是在电芯生产的过程当中,从设计、材料、工艺制造的一个过程管控,涉及制造工艺的精度、设备的优化、不良品的检测等。电池本质安全里头有很多工作需要做,我们实际上与日韩电池企业的差距就在制造工艺和过程管控。

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