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热失控实验的过程与情况(一)

2020.9.29

研究整包热失控实验是很贵的,整包样件的费用、配置探测电压、温度实验设备都是一笔不菲的开支,特别是大容量电芯和模组样件(淘宝上有些)还不太好买;所以很多研究者主要以 18650&21700 的案例为主。最近有个很有意思的案例,是清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的 Shang Gao,在《Experimental Study on Module-to-Module Thermal Runaway-Propagation in a Battery Pack 》一文里面披露了一个实验包和部分实验数据,我们来仔细看一看这个里面的数据和现象。

备注:我把文章里面的温度和事件参数抽出来做了整理,可参见原文仔细读一读

01

热失控实验对象

参数和试验搭建 

这个电池包是一项联合研究,由车企所提供,整个配置为 13kWh,成组为 96S1P,采用 8 个 VDA 的 PHEV2 的模组,布置时候采用双层结构,上下两层各 4 个模组。

热量

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这个测试的目的,是希望在底下的一层选一个激发单电芯热失控模组,然后仔细分析评估左右和整包的热失控的过程。如下图所示,这里面加入了温度传感器,并且模组的压力是变小了,只用外部的简易固定装置来处理。实际的电池模组的压力和约束,会在电芯膨胀的时候产生不小的影响,这里会有一个实验搭建带来的差异点。

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在这个 PHEV 的电池系统里面所选择的模组为标记为 DUT,我们观察的对象是模组的左侧模组和上层模组,右侧由于有一根梁做了一些物理上的隔断,整体的蔓延过程相对慢一些。电池系统整个实验过程可以分为,一开始主要是在选择的 DUT 的模组内进行热蔓延,持续时间大约 40 分钟,然后在接下来的 10 分钟左右,左侧相邻和上方的模组开始出现很快的热蔓延,最后扩展为整个电池系统的燃烧。

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