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IND4新能源丨新能源汽车动力电池组的材料应用2-方壳模组

  

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接之前的文章,主要想阐述一下方壳模组内所用材料的差异性。从电池系统层面,一些材料用于使用的原因,在模组里面的材料是很有一致性的。所以从总体来看,结构粘接材料、导热材料、绝缘材料、绝热材料和密封材料都还是在的。

图1 方形模组内使用材料概览

如上图和下图所示,由于VDA的模组(PHEV-1和PHEV-2)规格的盛行,我们总体上以这个为例,而实际上国内之前以比亚迪为首的模组设计的线路与这个是有一定的差异性的。主要的区别是对于金属结构材料和激光焊接的使用,和塑料+绑带的差异化,这对于模组结构的稳定性有差异。不过随着模组轻量化的要求持续进行,也有一定可能性,外部模组结构的约束弱化,转而回到原始的设计。

图2 BMW 方形模组的拆解剖析

如下图所示,这里塑料部分的使用量,与上面德国之前的考虑的完全是有很大的差异性的。另一种考量,也是当下电池的寿命预期,从较高的循环和日历寿命,往较低成本方向走,势必对于很多的考量有变化。实际出货量大,返修的数量大了以后,我们势必要重新平衡德国(高自动化特性+坚固)和日本(半手工+易于维修)这两条道路孰优孰劣。

图3 比亚迪的电池模组设计

为了方便展开,我们这里针对常见方壳电池组的材料应用,也做个初步的梳理。

1) 方壳电芯在模组内的固定:电芯之间粘接定位,侧板和端板的粘接

方壳电芯本体比较重,所以首要的任务需要固定电芯,根据电芯的膨胀情况,需要考虑在模组内留下足够的缓冲,所以这里需要考虑较高强度的胶。这里粘接的表面为:

a.铝合金壳体+绝缘膜包覆

b.绝缘垫片

c.外框铝材

通常而言,对以上不同的两基材之间的粘接强度需要达到在5MPa以上,粘接完成以后需要耐振动,环境特性方面在-40℃~85℃的温度范围内,耐温度冲击性好。而整个胶的操作时间需要进行控制。

图4 粘接胶的要求

对于方壳电芯而言,这里是否要用泡棉也是存在争议的。不过之前较早一批电芯,由于膨胀的原因,还是需要考虑缓冲泡绵,在不同的压缩量情况下,可以达到合适的回弹,具有很好的缓冲及保护作用。但是由于方壳电芯的膨胀的实际量,需要仔细进行测量。在这个问题上面,方壳和软包的膨胀量并不相同,我们需要仔细评估电芯的膨胀结果,以确认最终在退役状态时候,整个模组的弯曲和形变的状态,以及内部实际的力。

图5 方壳电芯的膨胀

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