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新一代新能源汽车如何处理起火的问题，解决电芯热失控
朱玉龙的汽车电子设计 2022-05-16 次浏览
引言： 在绿芯的《如何在提高能量密度的同时，确保安全可靠？—— ER6电池系统解析》有提到处理电芯热失控的办法，我们先把这个内容提取一下，然后探讨一下如何处理大电芯NCM811的特点，前阵子和李兄探讨过，811的51Ah都不好对付，想想那颗234Ah的和156Ah的如何处理才能完美应对国标要求，这个工作还是要不断尝试。
01 ER6的解法
简单来说，ER6采取的是3个解法：
1）Pack内完整的防火罩
如下图所示，这种设计是考虑一个完整的防火罩，把所有电池模组都罩起来。单个电芯热失控，作用主要是防止Venting中的火焰喷射，把上盖打穿进一步让氧气进入扩散整个过程 防火罩包含两层结构： 一层是硅胶为主的复合材料（在高温下会陶瓷化成一种质地坚硬的半无机材料，具有出色的隔热性能） 。一层是非常薄的玻纤材料（在陶瓷层还未形成时提升其整体强度，使材料不至于撕裂或散架）
上盖从铝合金改为钣金材料，通过防火材料和金属材料的双重作用，使得电芯热失控时，电池上盖在高温高压的喷发物冲击下不会被熔穿。
图1 整体的防火罩
2）烟气隔离和防爆阀
防火罩可以将高温烟气通过电池包内的烟气通道，通过箱体上设置的防爆阀排出。电芯热失控所释放出的大量气体和热量，设计了4个排气量充足的单向弹簧防爆阀。在防爆阀的内侧增加了一层薄薄的钢片，避免高温烟气直接冲击。高温烟气通过排气道，到达排气阀通过防护钢片的阻挡，一定程度上能控制实际排出的气体温度。
图2 多个防爆阀
3）电芯热失控的特殊散热
利用BMS电池管理系统实时监控，当监测到热失控有可能将会发生时，将电池的水泵将开启全速运转。配合导热材料，能够迅速将热失控电芯附近局部过多的热量转移到电池包其他位置，能够有效带走一部分热量。
02 如何处理NCM811
实际上，对于523和对付811，处理方法是相似的，但是这个难度就很大，之前小渔锂电对比150Ah和234Ah在针刺条件下的反应差异性，就很能说明问题。我个人觉得，通过上面的措施，还需要加大电芯间隔热层的厚度，尽可能把第二个电芯发生热失控的时间往后拖。最主要第一颗电芯发生热失控的速度和差异性太大，这就使得整个防护非常不好做，有点像在做DOE实验，一点点控制差异。软包处理这个相对好一点，压力释放快，当然做热隔离会困难一些，所以我们应该能看到方壳大电芯会在811之前停留比较长的时间，以解决好电芯的热失控问题，毕竟我们不是面对的是国标的5分钟，是尽可能让单个电芯热失控不引起全局的蔓延。
图3 小鹏P7的电池系统，也是用了整块防火材料
图4 Aion LX的单面好几个阀
小结：这种认知是伴随着大量的仿真和实验建立起来的，要做好的真的不容易，这里点个赞^_^