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最后的稻草 关键时刻可以“救命”的电池部件

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-08-17  来源:电池中国
    近日,随着GB/T34015-2017《车用动力电池回收利用——余能检测》、GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》、GB/T34014-2017《汽车动力电池编码规则》三项动力电池国家标准的详细内容正式公布,一直在争议旋涡中的动力电池标准终于尘埃落定。针对这些新标准的颁布,电池中国网记者之前也做过详细的分析,为电池企业提供了针对性的建议。
 
    然而国家不光关注着电池规格尺寸“大方向”,也关注着电池零件这些“小领域”。7月24日国家工信部发布了多项行业标准和国家标准意见征集,其中涉及电池零件就有《动力电池外壳用绝缘阻燃胶粘带》及《动力型锂离子电池陶瓷密封圈》两项。所谓“千里之堤溃于蚁穴”,一个小零件的故障就可能影响整个电池或电池组的质量,甚至还会引发整个新能源汽车出现安全问题。电池中那些毫不起眼却至关重要的小部件,不光保障着电池和使用者的安全,甚至在意外发生时还起到“救命”的作用。
 
    1.防爆助手——密封圈
 
    密封圈位于电池盖帽之下,作用是确保电池拥有良好的密封性,阻挡电解液的泄露,为电池内部反应提供良好的密闭环境。同时在电池盖帽下压时还能起到减压缓冲作用,保证电池内部组件的正常运行,为电池的寿命和安全提供重要保障。
 
    密封圈的作用不只是保障电池密封性能,在关键时刻还能“救命”。一般在密封圈上都会设置至少一处薄弱部位,其强度要低于主体平面的其他部位。当电池内部的气体压力异常增大到电池爆炸压力之前,密封圈的薄弱部位即可断裂,将电池内部的气体从断裂处释放,同时根据设定好的气体流向路线排放,杜绝产生不可预料的气流,避免电池发生强烈的爆炸。
 
    而密封圈的材质根据不同的电池种类、形状、使用环境都会有不同的选择。最常用就是全氟橡胶密封圈,其具有高价格高性能的特点,然而锂电池里密封件的成本不仅仅要考虑密封件的购买价格,更要考虑使用寿命和故障、维修所带来的损失等。全氟橡胶密封圈价格较高但它的使用效果和使用寿命都是最佳,综合而言是最具性价比的材料。
 
    然而大多数橡胶密封圈在压力作用下,会产生弹性变形,随着压力的增大,也会出现永久的塑性变形,将会影响电池的使用寿命。对于一些特殊性电池显然达不到其要求,这就需要一些其他材料的新型密封圈,陶瓷材料具有良好的耐酸碱、抗腐蚀,耐高温等特性使其成为新的选择。现在陶瓷密封圈也被越来越多的应用于动力电池行业,工信部近日征集《动力型锂离子电池陶瓷密封圈》的标准,将会对陶瓷密封圈的规格和使用做出更加详细的规定。
 
    2.电池保护伞——阻燃绝缘、终止胶带
 
    电池内部和外部都会缠有各种颜色的胶粘带,有些还会印有商标编码,但它不光是为了“颜值”,更是电池使用安全中必不可少的一部分。电池中的胶带一般分为两种,一种是存在于电池内部的终止胶带,用于电极绕卷、极片保护、和卷芯终止等工序的压敏胶粘带,确保电池反应的正常运行。另一种就是用于电池外面的“衣服”,为电池提供最基本的保护:防碰撞,阻高温。而在电池发生意外爆炸时,这层“外衣”也会起到爆炸缓冲阻止燃烧的作用,成为电池安全的一把保护伞。
 
    锂电池终止胶带又称锂电芯专用胶带,厚度一般为0.016-0.055cm。终止胶带属于压敏胶带的一种,除了压敏胶带的一般特性外,还必须要具有一定的耐酸、耐碱、耐高温、耐电解液的能力。现在市面上的终止胶带主要采用聚酯薄膜(PET)或聚丙烯薄膜(PP)为基材,涂布耐锂电池电解液的丙烯酸酯类或橡胶类专用胶水,专门用于锂电芯终止及其它部位的绝缘保护和固定。
 
    电池外壳用绝缘阻燃胶粘带为电池提供了最直接的保护,较终止胶带厚度更高,在电池受到碰撞时起缓冲作用,还具有较高的阻燃、密封、耐高温特性,防止外力对电池造成破坏,可优化电池质量,延长电池的使用寿命。而它最重要的作用是可以保障使用者的安全。当电池发生电解液的泄漏时,其具有的密封性,可以阻挡电解液可能对使用者造成的伤害。在电池意外燃烧甚至爆炸时,其具有的超强阻燃性,可阻挡电池的燃烧,从而最大限度地降低危害。绝缘阻燃胶粘带的颜色也更加多种多样,有些会印制产品编码和商标,提高了电池的“颜值”,侧面也带动了电池的销量。
 
    工信部发布的《动力电池外壳用绝缘阻燃胶粘带》征集,也将会对电池用胶带的颜色、规格、性能做出统一的标准,使绝缘阻燃使胶带的应用更加规范,有利于电池行业的发展,也加强了对我们自身的安全保障。
 
    3.终极屏障——安全阀
 
    光听这个名字就知道它在电池零件中的地位了。安全阀位于盖帽与卷包电芯之间,作用就是保护电池和使用者安全,成为电池防爆的终极屏障。
 
    锂离子电池内部的有机电解液或聚合物在大电流、高温的条件下会被电解,电解产生气体,气体急速膨胀,导致内部压力升高,严重会冲破壳体,发生爆炸。现在绝大多数电池都使用钢壳、铝壳等金属壳体进行封装,在过度充电、短路、温度过高甚至电池被挤压的情况下,会使其内部压力骤增,当超过壳体的承受值时,电池便会爆炸。这也让聚合物软包迅速发展,当电池内部产生气体发生鼓气现象时,气体可更早地突破软包壳体,避免聚集过多,产生激烈爆炸,但聚合物软包电池只是换了一种电池形式,并没有消除电池爆炸的困扰。
 
    安全阀就很好地解决了这个问题,它能杜绝大部分的电池胀气爆炸的发生。安全阀是每一颗18650电池的标配,也是最重要的一道防爆屏障,当电池内部气压升高到1.0-1.2Mpa时,其顶部安全阀会自动开启排气减压,避免爆炸。但是,当安全阀开启之后,电池内部泄露出的化学物质在高温的条件下会与空气中的氧气发生化学反应,仍然有可能出现起火的情况,所以不能将安全都寄托于安全阀。另外,现在部分18650电池还自带保护板,具有过充过放和短路保护等功能,为电池提供双重保护。现在正规电池的安全性能都十分高,发生爆炸的可能性非常低,但是,如果电池发生意外,安全阀的存在就会是“救命”的关键。
 
    正是这些小零件的存在才保障了电池的正常工作,也保护着使用者的安全,甚至在电池发生意外时会成为“救命”的最后稻草,而国家对这一领域的重视也促使电池小零件变得更加规范化和标准化。
 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织,主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月,现有400多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会和储能应用分会等八个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子和锂聚合物电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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