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德耐隆浅谈湿度对动力电池包性能的影响

浏览: 发表时间:2023-06-12 14:55:52

伴随新能源汽车“十三五“规划落实,电动汽车行业整体从质与量上得到了飞速提升。动力电池作为新能源汽车的动力来源部件,其安全性能直接影响整车与人的安全。根据***标准规定,动力电池箱体外壳防护等级应达到IP67的设计要求,其在各种多变的气候环境及复杂工况条件下,皆应保持密封防水性能。

目前市面上大多数新能源汽车的动力电池的安装位置都比较低,且暴露在相对空旷的环境中。沿海和多雨地区,常遭受雨水和台风天的侵袭,动力电池需经受住淋雨、涉水乃至长时间泡水等极端环境,为避免动力电池内部进水,引发起火爆炸的事故。 

电动汽车是一种采用电力驱动的全天候多地形交通工具,其动力电池包的环境适应性直接影响电动汽车在各种气候环境条件下的使用稳定性,也关系着电动汽车全寿命服役周期内的安全性和可靠性,同时也影响新能源汽车产业的可持续发展。我国地域辽阔气候类型多样,其中湿热气候是很典型的一类,但目前关于电动汽车动力电池包湿热气候环境适应性的研究尚属空白。

在分析电池包微环境透湿和温湿度数学模型的基础上,以一款小型动力电池包为研究对象,进行电池包箱体内外湿度扩散试验,通过对箱体内外温度、湿度以及气压数据的实时监测,获得电池包箱体内外湿度扩散特性。然后对动力电池单体进行高温高湿搁置,通过搁置前后电池性能对比,湿热环境载荷对电池的影响程度。

通过大量的研究表明随着电池中的Ni含量的提高,正极材料更加容易“吸水”,因此对于操作环境的要求也在不断提升,但是我们对于正极材料究竟是如何“吸水”的机理认识还不够深入。因此,我们要借助更为有效的材料针对外部环境的湿度进行阻隔!


电池系统在浸没之后,由于电解水的反应会产气,在高压连接气体的运动下产生通断,使得连接的地方产生电弧。如果在全部浸入之后,电弧可能引起电池起火。***主要的是,当接触器两端正负极间距处于比较近的状态,以及在集中式BMS采样汇集处,这些部分在盐水里面就能形成回路,比如:接触器正负极之间、BMS的高压采样段正负极之间,和模组汇集电压的CMU等几个地方。如果是泡在洪水中,由于水中杂质较多,一旦电池进水,内部很容易烧蚀。

总体而言,一旦进水以后,在电池设计距离比较合适的时候,电芯的电量被慢慢放掉,不会引发起火。而引发起火的设计,都是不符合其端子的电气间隙和爬电距离,参考 ISO 6469-1:2019电气间隙和爬电距离。

一直以来,很多主机厂,真的没有把密封放在主要位置,这是普遍的共识。同时,对密封缺乏专业的设计认识,也是主因。做涉水实验时,不乏采取一些临时措施,例如,车辆密封处糊一些胶水,“得过且过”。其真实的设计状态,根本无法覆盖到产品后段的:复杂工况、售后维护的二次装配带来的风险。更甚的是,产品下线测试环节缺失或做不到100%全检。工艺管理问题易于纠正;技术设计问题,更需要认真对待和深入研究。

电池系统密封的“不能一疏”特点,也恰恰是电池系统密封的难点。其不同功能接口,在材质、结构、所处壳体位置、环境,均有较大差异。这仅仅是静态特征。如果结合动态的工况,其失效的风险更大。

依据GB4208\IEC\EN60529标准,IP(INGRESS PROTECTION)防护等级 ,IP等级由两个数字所组成,***个数字表示防尘;第二个数字表示防水。数字越大表示其防护等级越好。目前,新能源汽车电池系统的防尘防水等级建议为不低于IP67。其中,IP6X, 6为防尘,是完全防止灰尘侵入;IPX7的7,即1米深的水浸泡不少于30min,同时,在低压监测功能正常工作状态中测试,壳体内无进水为合格。

在GB/T18384-2015 安全要求中,对于防水明确提出了三种试验规则:模拟清洗、模拟暴雨、模拟涉水。在GB/T31467.3-2015中,还提出了海水浸泡实验,也是模拟和接近故障工况的一种实验方法。

但是,试验标准中,只是对新下线产品做了规范要求,对产品应用后段的稳定性、耐用性、可靠性以及维护后的检测标准,并没有明确提出。当然了,站在标准角度,也是很难提出共性指标的。只能依靠企业自身技术实力来保证了。也正因为企业技术水平的不同,恰恰在这个环节出了不少的问题。

动力电池作为电动汽车的动力能源,其防水安全性备受重视。本文从动力电池密封圈、电气接插件、防爆阀和箱体结构四个方面对其防水密封性的失效模式进行了分析,为新能源汽车动力电池的设计提供了借鉴意义。

多重保护

德耐隆Telite防水吸音材料,亦称之为固态密封垫片、固态垫片。它是一种呈固态状的新型高分子疏水憎油 (憎水率99%)密封材料。广州市绿原环保材料有限公司的德耐隆Telite防水吸音隔材料与液体密封腻子有所不同,液态密封胶需要给一定的外界紧固力,才能发挥其密封作用,因此有人称它为"液体垫片"。它与固体垫片,如橡胶、石棉、金属、纸质等材料做成的垫片不同,它具有不易燃且憎水性好,因此不存在固体垫片起密封作用时必然产生的压缩变形,因而也没有内应力、松弛、蠕变和弹性疲劳破坏等导致泄漏的因素。由于它可以充满结合面之间的凹陷和缝隙,消除界面泄漏,因而是一种较理想的疏水型保温隔热、降噪材料。

德耐隆Telite防水吸音材料可以在-180℃--240℃的环境下正常工作,而且不易燃,疏水憎油 (憎水率99%)同时保持着优异的密封性能。德耐隆Telite防水吸音隔材料可以单独用来密封pack箱体,也可以配合密封圈使用,完全可以满足IP67的要求。在pack箱体需要维修时,可以随时打开,由于德耐隆Telite防水吸音隔材料是固体,可以反复使用,不用去除残胶和二次打胶。


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