名廠方案:看豐田如何應對鋰電池內短路?
發布時間:2016-12-20 責任編輯:sherry
【導讀】對電動汽車而言,安全永遠是第1位的。從今年的各種政策、規範和標準,國家也正是這樣的一種思路導向,首先要保證安全性,在此基礎上,會進一步對相關的其他性能提指標,如能量密度等。
盡jin管guan豐feng田tian在zai今jin年nian才cai宣xuan布bu要yao正zheng式shi開kai發fa純chun電dian動dong汽qi車che,不bu過guo這zhe個ge臨lin國guo的de汽qi車che巨ju頭tou其qi實shi在zai鋰li電dian池chi方fang麵mian的de研yan究jiu還hai是shi很hen有you一yi套tao,並bing且qie應ying該gai很hen有you效xiao果guo,值zhi得de琢zhuo磨mo下xia。
豐田自1997年率先量產其混合動力汽車Prius以來,便一直在混合動力汽車市場占據絕對的領導地位,2003、2009年又發布了Prius二代和三代,不過都是使用的NiMH電池。
直到2011年Prius Alpha,開始使用鋰電,此時的鋰電池為一代鋰電池。
在2016年,第4代Prius,豐田開始使用最新的二代鋰電池。

在鋰電池的研發上,豐田的思路是:第1代鋰電池解決安全可靠性問題,尤其是強調電芯的自身的安全性;第2代鋰電池,強調更好的性能,高能量密度,高功率。
影響鋰動力電池的風險因子,豐田分析包括:過充、外短路、碰撞、內短路。
對於過充,係統層麵,采用雙檢測係統,同時對電芯和模組的電壓進行檢測;對於外短路,係統層麵主要是通過電流關斷係統和主回路保險絲方案。
電芯層麵應對過充和外短路主要思路是,當達到一定溫度時,能自動切斷電流,這主要是通過對材料、電極和結構來實現。
對於碰撞,總的思路是通過車身和電池包本身的結構強度來進行防護,而在電芯層麵,豐田是下了一番工夫研究,采用了“隔熱層”(Heat Resistant Layer,HRL)設計。HRL也被用來應對電芯的內短路風險,因為電芯的內短路,目前整個係統層麵是毫無應對方案的。

隔熱層HRL的主要思路為,將HRL置於正負極之間,能夠阻止在極端情況下,隔離膜的塌縮,從而即使在急劇溫升時也能保證電芯一定的阻值。在第1代鋰電池上,HRL被塗在電芯的正極上。

豐田第1代鋰電池示意圖
通過測試驗證表明,這種設計方案能較好的應對內短路。

測試方法(改進的JISC8714測試方法)

測試結果
為了驗證1代鋰電池的安全可靠性,豐田於2006-2009年推出150輛示範車輛去跑,2011年才正式用於量產的Prius Alpha。通過對這些車輛電池數據的收集與分析,基本論證了1代電池的設計方案。在1代電池的基礎上,進一步研發滿足各種高性能要求的2代鋰電池。
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