动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

最近宁德时代发布新的NP3.0(No Propagation 3.0)技术平台,通过化学体系、结构、系统设计及控制策略的多层创新,实现了电池安全升级,现在NP3.0平台实际应用的就是麒麟电池包。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

结合此前讨论的模组绝缘、隔热、膨胀力设计,本文分析下麒麟电池的绝缘和防膨胀力设计。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

一、麒麟电池绝缘隔热设计

主要以理想MGEA的麒麟电池包为例说明

1、电芯大面与水冷板

电芯大面直接贴合水冷口琴管板,两者之间通过粘贴绝缘纸实现电气隔离,避免电芯蓝膜绝缘失效与金属水冷板接触。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

2、侧面与液冷收集管

电芯侧面与液冷收集管之间采用气凝胶,由于侧面并不接触,MGEA的气凝胶看起来是采用简单PET覆膜,并没有加上回形框。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

3、电芯侧面之间

电芯侧面与侧面之间,MGEA没有采用气凝胶,而是使用了碳化硅橡胶。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

与此不同,小米SU7麒麟电池包采用的是气凝胶,厚度0.6mm,最高耐温1000°C。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

二、麒麟电池防膨胀设计

1、专利的防膨胀设计

在宁德时代的专利CN202210401809《水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置》中,明确提及了水冷板吸收电池膨胀力的思路,通过水冷板结构中的非液冷通道的变形吸收膨胀力。

水冷板组件的口琴管板内部设有外层冷却通道和内层通道。

外层冷却通道(液冷)

流通冷却液的主通道(专利图中 372),内部设有多个支撑筋。

支撑筋的作用是增强通道壁强度,防止内部的冷却液压力或外部电芯的膨胀力导致通道变形、泄漏,保障散热功能稳定。

内层通道

不流冷却液的辅助通道(专利图中 371),内部空置或者填充可压缩的材料(如柔性泡沫)。

由于无需承受冷却液压力,液冷板可在电芯膨胀时向通道内部凹陷形变,为口琴管板在电芯厚度方向的膨胀力(电芯膨胀的主要方向)提供缓冲空间。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

2、量产电池包的防膨胀设计

但是在实际的理想MEGA麒麟电池包拆解中,切割后的口琴管板,会发现并不是如同专利那样有内层通道的结构。

动力电池模组系统安全设计(十一)麒麟电池的绝缘和防膨胀设计

怎么回事?推测可能是专利的冷却板内部结构过于复杂,双层通道需通过复合挤压成型实现,成品加工对铝板材质、模具精度和焊接工艺要求较高,量产良率难以保证吧。

估计通过测试和验证,采用此结构口琴管板,通过材质本身的延展性实现有限形变,加上整体膨胀空间的预留、集液管的缓冲设计,吸收膨胀力问题不大,才在量产产品上应用。

既要保证液冷板的散热和密封性,还要可以吸收电芯膨胀力,不得不说对口琴管板是一个巨大的挑战。

本文图片主要来自:车知知直播间视频和宁德时代专利


 

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