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從Model 3 劇烈碰撞之后電池散架說起
圓柱電池| Model 3 文章來源自:高工鋰電網
2020-11-23 09:21:03 閱讀:4951
摘要目前不少企業都是在重新審視圓柱電芯的使用,隨著美國這一輪純電動皮卡的上量, 基于大容量圓柱的不同的玩法會逐步出現。

[文/朱玉龍]這段時間圓柱電池的關注和探討已經擴展到各個企業,在SNE的KABC里面,SDI也談及未來對于新型圓柱電芯的研究,包括不同的化學體系的降本策略。

Model 3的電池碰撞后分解

上周,在美國的俄勒岡州發生了一起Model 3的事故,Model 3的司機撞斷一根電線桿,接著又撞斷了兩棵樹,如下所示,整個電池系統被分散剖解開來。 

圖1 Model3 事故場景

這里最有特點的是:

1) 圓柱電池類似油箱分裂,從電池組中分散出來的熱失控電池,飛到附近房屋內引發起火,甚至電芯還打到房屋主人的腿上。

圖2 飛散出來的Model 3 電芯,部分熱失控了 

2) 很神奇的地方,這臺車的殘骸沒有被焚毀,殘留的電池并沒有扎堆起火 

圖3 事故下Model 3的殘骸 

這個和去年的一起事故一樣,在電池系統被侵入以后,電芯局部出現熱失控,通過有效的隔離,使得整體沒有出現起火。如果這種侵入達到了破壞完整的結構情況下,電池是被分離,但是本身車內是安全的。我們可以假設一下,如果同樣的能量落到大電芯方殼或者在軟包上,這個車本身就會很快燃燒起來。

圖4 Model 3電池侵入的結構 

為什么再次探討圓柱電池

而整體特斯拉近100萬臺Model 3/Model Y在自燃概率方面已經降低到了一個數量級。目前已經發生的燃燒事故主要包括:

  • 2019年8月10日,特斯拉Model 3在俄羅斯莫斯科的高速路上與一輛卡車相撞,隨后被燒毀。

  • 2020年一臺Model 3在江西發生了事故,車主剎車失敗以后碰撞后起火。 

  • 而最近美國的俄勒岡州的事故,以高速撞擊電線桿,整體電池飛出以后沒有形成大規模的起火,也是不容易的。

研究圓柱某種意義上就是經過一定的量,在電芯PPM層面出現問題,在碰撞出現問題中,也沒有出現很多的熱失控事故,這個是主要原因。下一步升級和迭代如果在Cell to Chassis幾個核心問題確實要考慮:

    1)單個電芯熱失控是否能夠防止熱失控,并且有效斷開連接能繼續用; 

    2)在劇烈碰撞下,電芯是否可以得到有效防護,并且會不會甩出來; 

    3)在輕微碰撞以后,保護電芯結構會不會給破壞。

    我個人覺得,小容量的電芯是做高度集成的基礎,如果用大電芯來做,單體能量一旦觸發,能控制住需要很大的努力;而且單個失效在串聯狀態下,維修是個大問題。

    最核心的就是,如果出現類似能量正面和底部的沖擊直接擊中電池的底部,摧毀防護體系,電芯會怎么樣?特別是基于CTP模式下,電芯之間的結構更多的是靠Pack系統的防護,模組結構比較弱,出現類似沖擊,整個方殼電芯都飛出去了,類似于磚頭大的電芯在外面引發的狀態也比較麻煩。 

    圖5 Cell to Chassis 

    小結:目前不少企業都是在重新審視圓柱電芯的使用,隨著美國這一輪純電動皮卡的上量, 基于大容量圓柱的不同的玩法會逐步出現。

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