今年4月,工业和信息化部、公安部、交通运输部、应急管理部、市场监管总局近日联合发布了《关于进一步加强新能源汽车企业安全体系建设的指导意见》,就新能源汽车安全提出多项指导意见:在动力电池方面,提出提高动力电池在碰撞、振动、挤压、浸水、充放电异常等状态下的安全防护能力。
在全球碳中和大趋势和新能源汽车渗透率快速增长的背景下,今年1~5月,新能源汽车累计销售159.9万辆,同比增长114.1%(数据来源:中汽中心)。在迅速增长的用户需求和政策的双重驱动下,提升锂电池的安全防护能力已经迫在眉睫。
△图片来源:中汽中心
目前市场上对锂电池的性能和续航要求越来越高,在高能量密度下就容易引发热失控问题;
锂电池在运输过程中,容易因颠簸振动而损坏,从而引起安全问题;
汽车在实际行驶中,会经受颠簸、急转弯、紧急制动等复杂工况的影响,以此受到的外部冲击会导致电池包箱体变形过大和应力集中,进而挤压电池模组引起内部短路、起火和爆炸。
尤其对于大型电动交通工具,经常使用串并联阵列连接的多个单元,让单体构成电池组,而安全性是大型单元持续存在的问题。如充放电过程中单元容易因热胀冷缩而发生形变、车辆运行过程中因振动而造成的相互挤压、从而由单个电池的热失控引起相邻电池单元的热失控传播问题。
之前小编曾介绍过,采用性能优异的防火隔热材料可有效减少电芯热失控问题的发生,这是提升锂电池安全防护能力的有效途径之一。(详见《电芯多变,安全不变 | 一款性能优异的电池隔热材料》)
减少碰撞对电池包的冲击强度是解决锂电池因碰撞、振动而产生的安全问题的有效途径。
动力电池是纯电动汽车的唯一驱动能量来源。作为纯电动汽车的核心部件,电池包的安全性直接影响到整车的安全。
当下电池包箱中起支撑、减震等作用的一般是EVA,PE,ECR,EVA+CR, 硅胶泡棉等材料。其中硅胶泡棉性能较为优异,具有耐高低温(可在-40~200℃的条件下工作)、耐形变、阻燃等级UL94V-0、优异的回弹性能等特点,被广泛应用于电池包箱中位于液冷板下方或挨着上下箱盖的部位,起到支撑、减震的作用。
从当前锂电池的发展需求来看,主要通过现有材料体系的迭代升级和结构革新推动能量密度提升,实现降本增效。虽然硅胶泡棉的缓冲性能优异,但是价格较贵,不符合降本要求。
如果可以找到一款缓冲性能优异,且综合性价比较高的材料来代替硅胶泡棉,既能达到降本增效的目的,也符合现阶段的发展需求。
支撑稳定、减震效果好;
优异的耐温耐久性;
吸收撞击动能,减少对电池冲击;
具有较好的隔热效果,减少短路机会;
具有优异的阻燃性能,保证燃烧的安全性。
在满足以上要求的同类型产品中,聚酰亚胺(PI)泡沫的综合性能较为突出。
为了顺应形势的发展,我院研发了多个系列的聚酰亚胺(PI)泡沫,以此满足锂电池包箱不同部位的不能性能要求,包括:防火、保温隔热、缓冲等性能需求。
缓冲、减震、隔热、防火,适用于抗冲击的缓冲件。
1、长期使用温度可达 250℃,优于硅胶泡棉的最高使用温度;
2、阻燃等级 UL94-V0;
3、导热系数:0.036~0.042W/(m·K),优于硅胶泡棉0.06~0.12W/(m·K)的导热系数。
热管理和热防护在动力电池中起着举足轻重的作用,直接关系着电池包和整车的安全问题,因此在选材上需更加慎重。通过对锂电池领域长期的探索和技术攻关,我院可针对不同的应用需求制定全方位的锂电池解决方案,预防锂电池安全隐患问题的同时还能满足轻量化的发展需求。