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Focus軟包電池模組的球擊測試

鉅大LARGE  |  點擊量:1530次  |  2019年10月30日  

該測試主要是為了了解在受到碰撞時,軟包電芯在PACK內部的受力變形情況,以及電芯在此變形作用下的內短路形成的過程。


由于在內短路發生時會導致起火,將電芯內的組成部分燒毀,無法進行進一步的分析研究工作。所以試驗對電芯進行了完全放電處理,試驗時通以微小的電流,以避免燒毀,從而觀察電芯壓降變化。


試驗共分為2個大的對照組:一組是Focus模組(試驗取模組一半的電芯10個),用兩塊5mm厚的鋁板上下夾持(上面的鋁板中間開孔),鋁板通過螺釘預緊固定,讓電芯處于適當的位置,并維持一定的預緊力,以模擬電芯在模組中實際狀況。該組試驗又分為三個相同設置的對照實驗組,在試驗過程中,對最上面的兩個電芯電壓和受力進行測量。


福特Focus模組


試驗設置和數據采集


第二組是針對單個電芯進行試驗,為模擬多個電芯堆疊在一起的狀況,用四種不同的粘土做為支撐材料,即該組試驗又分為4組對照測試,第1種粘土最為柔軟,第4種粘土最硬。電芯與粘土整個放置于鋁制盒中。同樣地,對電芯進行受力和電壓的測量。


單個電芯的試驗設置與測量


兩組試驗球狀物體以127µm/s的速度向電芯緩慢施壓,球狀物直徑為1英寸,數據采集的頻率為100HZ。


第1組試驗結果:


首先,被監測的兩個電芯,其發生內短路并沒有確定的先后順序。在第1個試驗中,兩個電芯基本是同時發生的內短路;在第2個試驗中,第二個電芯相對于第一個電芯有一定的延時,大約1.6秒;第3個試驗中,兩個電芯基本同時發生內短路。


其次,從力的角度看,三個試驗的受力曲線變化基本一致,發生內短路的壓力在30KN-39KN之間;從位移的角度看,也基本都在發生位移10mm左右時內短路發生。


另外一個可以看出的結論是,電壓的驟降(內短路)和電芯受力的變化并沒有一個確定的對應關系,從下面第2個圖可以看出,電芯1發生了內短路,但在受力曲線上沒有變化。


對比第2組單個電芯的試驗來看,如下圖左,理想情況下粘土剛度應與多個電芯堆疊一起的類似才好,不過實驗的4個粘土均沒有實現這個模擬。同樣地,從圖右可以看出,電芯壓降(內短路)與位移的變化較一致。


由于剛度的不同,兩組試驗電芯發生內短路的位移量也不同,第1組試驗的位移量在9.89±0.7mm,第2組在14.43±3.32mm左右。


另一個值得注意的現象是:電芯被球擊壓痕破裂的裂縫,與電芯極耳垂直,該方向對應于電芯卷繞的方向,即機器MD的方向垂直。(MD:Machine Direction; TD: transverse direction)。


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