Focus軟包電池模組的球擊探測

2021-04-26 ryder

該探測主要是為了知道在受到碰撞時，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，以避免燒毀，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

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，第二個電芯相對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。

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。

對比第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:Machine Direction; TD: transverse direction）。