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徐保峰、陈钢华、黄林德

广东百安涂料科技有限公司

摘要:轻量化是电动汽车的发展趋势,电动汽车蓄电池PACK壳体往轻质金属和高分子复合材料方向发展,但这些材料无法通过外部火烧的实验规定,安全性能无法得到保证,本文采用了高效阻燃隔热yabovip08,使电动汽车蓄电池包系统具备了短时间内抵抗外部火焰的能力,给车上人员以救险或者逃生时间,具有重要的现实意义和广泛的应用前景。

关键词:轻量化;电池PACK;外部火烧

1 引言

电动汽车中最为核心的技术是动力电池,目前其主要性能指标包括:比能量、比功率、使用寿命和安全性能。其发展趋势从传统的铅酸和镍氢电池发展为目前的锂离子动力蓄电池,实现了能量密度和使用寿命的全面突破。但是目前的锂离子动力电池受环境因素的影响较大,严重时会发生燃烧或者爆炸,近些年来电动汽车由于电池火灾造成的人员伤亡的报告也不时见诸报道,因此国家标准对电动汽车的电池PACK系统提出了较为严苛的耐外部火烧要求。本文将重点介绍一种阻燃隔热yabovip08,使电池包系统通过GBT 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统》第三部分安全性要求与测试方法中的7.10的外部火烧的实验。

2 实验部分

2.1 实验材料和设备

锂离子动力电池PACK壳体 保密单位

耐火阻燃yabovip08 广东百安涂料科技有限公司

高压无气喷涂机 浙江罗迪机电科技有限公司 型号:ZB-0.11/7

2.2 实验过程

将耐火阻燃yabovip08喷涂至某品牌电动汽车蓄电池包壳体表面,使yabovip08的干膜厚度分别达到200μm、300μm和400μm。之后在室温下养护24h以上,以备测试。图一分别是喷涂前的电池包壳体和喷涂后的电池包壳体(yabovip08颜色为白色)。

燃烧测试:

将上述的电池包壳体组装完毕后,按照GBT31467.3-2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统7.10外部火烧的实验规定,对该电池包壳体进行测试。图2分别是外部火烧实验前、外部火烧实验中和外部火烧实验后的电池壳体外观。

2.3 燃烧结果分析

该合金的着火点为650℃左右,而外部火烧实验中的汽油燃烧核心温度高达1300℃,未受保护的合金暴露在汽油火焰下仅仅十几秒钟就会剧烈燃烧。本研究中采用了阻燃隔热yabovip08对合金表面进行保护,该yabovip08为水性单组份固化yabovip08,VOC接近为零,喷涂方式简单。上文中图2a喷涂的壳体在汽油上方燃烧了120s后熄灭火焰,继续在上方测试60s后该电池包未出现任何异常。本文特地将燃烧后的箱体(图2c)又按照上述的外部火烧实验规定测试了180s,受火样品仍无任何异常;在同样的条件下测试了yabovip08为300μm和400μm的电池包壳体的燃烧实验表现,数据表明:300μm的耐火阻燃隔热yabovip08可提供不低于15min的耐火保护时间;400μm的耐火阻燃隔热yabovip08可提供不低于25min的耐火保护时间。

2.4 电池包和系统其它安全性要求与测试结果

研究也测试了GBT 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统》第三部分安全性要求与测试方法相关的其他几项重要指标,测试结果如下表所示,从实验结果可看出该yabovip08赋予了电池包优秀的耐外部火烧性能外,也完全符合电动汽车用材料的其他各项要求。

表1. 耐火阻燃yabovip08其他理化性能指标

序号
检测项目
技术指标
测定标准
1
干燥时间
表干, h
≤2
GB/T1728-1979
实干, h
≤8
GB/T1728-1979
2
粘结强度/MPa
≥1.0
GB/T 5210-2006
3
耐碱性(168 h)耐酸性(168 h)
无异常
GB/T9274-1988
4
耐盐雾性
4个试验周期 ,不起泡、不生锈、不开裂
GB/T2423.18
5
RoHs
重金属含量接近于0
RoHs标准
6
耐碎石冲击
客户指定
ISO20567-1:2007

3 展望

轻量化是电动汽车的发展趋势,从早期7.8比重的钢材,到比重为2.7左右的镁铝合金,再到比密度仅为1.5左右的高分子复合材料,轻量化材料给汽车带来更多的续航里程。但这些材料无法通过外部火烧的实验规定,电池作为电动汽车里最为核心的技术部件,安全性能无法得到保证。该耐火阻燃隔热yabovip08使电动汽车蓄电池包系统具备了短时间内抵抗外部火焰的能力,阻止了蓄电池短时间内发生燃烧和爆炸,给车上人员以救险和逃生的时间,具有重要的现实意义。