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Focus軟包電池模組的球擊探測

鉅大LARGE  |  點擊量:573次  |  2021年08月12日  

該探測重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,以及電芯在此變形用途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解研究工作。所以實驗對電芯進行了完全放電解決,實驗時通以微小的電流,以防止燒毀,從而觀察電芯壓降變化。


實驗共分為2個大的對照組:一組是Focus模組(實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。該組實驗又分為三個相同設置的對照試驗組,在實驗過程中,對最上面的兩個電芯電壓和受力進行測量。


福特Focus模組


實驗設置和數據采集

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

第二組是針對單個電芯進行實驗,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,即該組實驗又分為4組對照探測,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。


單個電芯的實驗設置與測量


兩組實驗球狀物體以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組實驗結果:


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個實驗中,兩個電芯基本是同時發生的內短路;在第2個實驗中,第二個電芯相關于第一個電芯有一定的延時,約莫1.6秒;第3個實驗中,兩個電芯基本同時發生內短路。

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標稱電壓:28.8V
標稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域:勘探測繪、無人設備

其次,從力的角度看,三個實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。


比較第2組單個電芯的實驗來看,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,不過試驗的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,兩組實驗電芯發生內短路的位移量也不同,第1組實驗的位移量在9.89±0.7mm,第2組在14.43±3.32mm左右。


另一個值得留意的現象是:電芯被球擊壓痕破碎的裂縫,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:MachineDirection;TD:transversedirection)。


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