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电池外壳设计案例_电池外壳设计案例分享

发布时间:2023-03-18 01:43:12 作者:定制工业设计网 0

   大家好!今天让小编来大家介绍下关于电池外壳设计案例_电池外壳设计案例分享的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。

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电池外壳设计案例_电池外壳设计案例分享

一、没有棱角,设计..个....球

作者:杨笑天

在空间几何体中

没有棱角的球体

是最完美的!

球体的表面势能最小,正是气泡、气球、充气结构,甚至星球天体成为球形的原因。

“北广东会1号”卫星的空间帆球

空间帆球:卫星正常入轨后,释放柔性材料并膨胀展开成为球状,如同展开一面“风帆”,可以作为卫星的太阳能电池板,也可以作为卫星通信的大型天线。

在力学方面,当球体受到均匀的张力或压力时,只承受轴向拉力或压力。球壳是一种非常高效的结构形式,就像我们很难用手握碎薄薄的鸡蛋壳一样。

蒙特利尔世博会美国馆,空间球壳,1967年

储存气体和液体的压力罐也常常设计为球形,是因为相同的表面积,球形围合的体积最大,同时球壳具有轻质高效的受力特点。

球形储罐

相同的直径和工作压力下,板厚仅为筒形储罐的一半

球体独特的形状、高效的受力,以及空间特性呈现出的魅力,在建筑设计中也有许多优秀的案例。小i团队最近正在设计一个球形结构,本文借此机会,将我们收集的案例分享给大家。

球壳的网格形式

球形网壳的分格形式有:短程线形Geodesic Dome、肋环形Ribbed Dome、联方形Lamella Dome、施威德勒形Schwedler Dome、凯威特形Kiewitt Dome等。

肋环形 Ribbed Dome

联方形Lamella Dome

施威德勒形 Schwedler Dome(双斜无纬线)

富勒 与 短程线穹顶

在1927年左右,富勒开发了一种对球面测量和投影制图的新策略,称为Dymaxion地图,把球面地势转换成一系列平面三角形和正方形的几何。“通过控制投影绘制时产生的扭曲,使地图上陆地的大小能够与现实保持较为准确的比例。因为这些几何元素可以重新排列,我们也就能用无数种不同方式“剥开”地球。”

富勒与Dymaxion地图(1945年)

Kyle Vanhemert为富勒绘制的插画

富勒将Dymaxion地图想法和能量几何学结合,发明了短程线穹顶。短程线(Geodesic Line)是连接曲面上两点、线长度最短的线条。

富勒-短程线穹顶专利

1967年蒙特利尔国际博览会上,富勒和Shoji Sadao设计了一座直径为76m的3/4球形建筑---美国馆,外表面覆盖着透明的亚克力板。这座展馆成为美国先进 科技 的象征,引得世人瞩目。

富勒和蒙特利尔世博会美国馆(1967年)

1976年,球顶在改造过程中遭受火灾

外装饰被烧毁,外露的结构显得更加清晰。

除了蒙特利尔美国馆以外,富勒还做了许多球形结构设计,包括Fly's Eye Dome和张拉整体球形结构。

富勒设计建造的 Fly's Eye Dome,1965

基于短程线穹顶构造的张拉球结构(Icosahedron)

富勒认为“自然界存在着能以最少材料,提供最大强度的系统,基本单元四角锥体与八面体聚合后便成为最高效的空间结构”。

巧合的是,1985年H.W. Kroto和R.E.Smalley发现了广东会素的第三种晶体形态(前两种是金刚石和石墨)。为了纪念富勒早年的猜想,将其命名为“富勒烯”(Fullerenes)--C60。它的分子结构为球形32面体,碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成,具有极强的分子稳定性。

富勒烯、足球、短程线穹顶具有类似的结构

球体可以由正六边形和正五边形组成,

且五边形的数量一定是12个。

奥兰多迪士尼的Spaceship Earth, 设计为乘客通过时间机器的一次旅行,也采用了短程线网格形式。

Spaceship Earth

不同的是,Spaceship Earth是一个完整的球体,并且采用单层而非双层的结构,直径50m,由3根巨大的斜柱支承着。球体表面覆盖折面铝板,使得球体外观更具质感。

球体表面覆盖折面铝板

共3840个节点,11324块铝板

亚马逊球体 Amazon Spheres

亚马逊在西雅图总部花费巨资建造了3个玻璃球,称之为Amazon Spheres。球形建筑内部种植着数百种郁郁葱葱的植物,在大都市核心区打造出一个室内版“亚马逊热带雨林”。

Amazon Spheres共有2643块玻璃幕墙,4层超白玻璃既要降低太阳光热辐射,又要保证植物光合作用所必需的光线。

建筑总长约40米,球体直径约24-29m,像是3个相互干涉的气泡,结构材料为玻璃和钢结构相结合。设计团队采用了独特的网格方式划分球体。

充满未来感、有机感的结构骨架

仍然能隐约看到正五边形和六边形的痕迹

网格造型看起来十分复杂,但其生成逻辑源自规则的富勒烯或足球网格。网格生成的过程是,将五边形等分5份分后与旁边的六边形合并成一个基本单元;再将基本单元分以中心点分为5份,将相邻基本单元的边界融合,即得到Amazon Spheres的结构网格。

Amazon Spheres的结构网格生成逻辑

Amazon Spheres虽然成为西雅图的新晋网红打卡地,但不得不吐槽一下它的幕墙板块设计。从上图可以看到,钢结构网格既有动态曲线的有机感,又不乏设计清晰的逻辑。但是粗暴地覆盖上三角形玻璃幕墙后,建筑效果大打折扣。

钢结构骨架具有流畅的线条

主骨架之间以钢板拉结,以增强结构整体性

钢结构骨架模块细部

悬空的鸟巢会议室

在顶层采光最好的位置,设有一个休息区。晒着太阳,小睡一会,醒来又可以精神抖擞地工作了。

肋环形 Ribbed Dome

肋环形式简洁、构造简单,这一类球体建筑的案例比较多。

爱立信球形综合 体育 馆

爱立信球形综合 体育 馆 Ericsson Globe,1989

瑞典斯德哥尔摩的爱立信地球仪由Svante Berg和Lars Vretblad设计,可能是世界上最大的球形结构了。直径为110米,内部高度为85米,体积为60万平方米,可容纳16000名观众观看表演。

建筑结构剖面

建筑下部的演出场地和看台为钢筋混凝土结构,上部的半球形屋盖为肋环形式的双层网架。表面统一用白色金属板覆盖,像一个高尔夫球。

2010年外围的缆车启用,称为Skyview。

新德国国会大厦

诺曼.福斯特设计的德国国会大厦改造也选用了肋环形圆顶,如同城市天际线上的一座灯塔,成为柏林的重要城市地标。

改造从原有建筑物获取灵感,一方面,保留旧日石匠的标记和1945年苏联红军留下的标语,作为"自身 历史 博物馆";另一方面,厚实的外壳之下是轻盈而透明的内部,360度的视角将柏林的美展露无遗,与旧建筑形成强烈的反差。大厦的公共领域一直延伸至屋顶到达露台餐厅和穹形圆顶,螺旋式通道一直引领人们到达圆顶和瞭望平台。

圆顶钢网壳结构尽量做到通透,构件以及细部节点的表达上也很精致。虽然结构本身没有很大难度和广东会,但是通过对外露钢结构本身精致的表达,最终仍然取得了很好的效果。

联方形球壳 Lamella Dome

在前文介绍的Amazon Spheres项目初期,设计方案也曾考虑使用联方形球壳Lamella Dome,但因表现力不及后来的方案而作罢。

Amazon Spheres初期的联方形球壳方案

在已建成的球形建筑中,采用联方形的案例不多。主要原因是联方形网格的尺寸差异比较大,球顶杆件密集地汇交在一起,而球身中部杆件稀疏、杆件长度不一。差异化的网格,使得结构和幕墙都难以采用统一规格的构件,增加了建造成本。

迪拜某 科技 球概念方案

限于篇幅,以下案例不详细展开了。总之,球形建筑是存在着无限设计潜力的一种建筑形态。

LaGéode是由建筑师Adrien Fainsilber和工程师Gérard Chamayou设计的球形电影院,镜像不锈钢将巴黎优美的城市风景映射在建筑表面。

LaGéode镜像不锈钢球形建筑

中国科学技术馆的镜像不锈钢球形建筑

上海国际会议中心的两个球形建筑

与毗邻的广东会广东会构成大珠小珠落玉盘景象

各式各样的球幕影院结构

各式各样的雷达罩

广东会的球壳网格

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二、「科普」广东会源车动力电池安全风险与应对方法

1、广东会源车电安全引人担忧

近年来伴随广东会源车市场的火爆, 社会 上已发生多起广东会源车起火事故,电池安全渐渐成为了广东会源电动 汽车 最重要的议题之一,也是各方关注的焦点。广东会源 汽车 国家大数据广东会在2019年08月发布的《广东会源 汽车 国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示:2019年5月起3个月之内共发现79起安全事故,涉及96台车,情况很严重。已查明着火原因主要是电池自燃、车辆碰撞、车辆浸水、车辆不合理使用问题,它们导致了锂离子热失控。事故车辆中磷酸铁锂电池占比7%左右、三元锂离电池占比86%左右,剩余车辆电池不明。

图1 电动 汽车 起火相关案例

基于此,针对电动 汽车 的法规升级越加频繁,要求也越来越高。国标GB30381-广东会《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》加入了电池热失控预警要求,要求车辆在热失控导致乘员舱发生危险前5min发出提示信息提示人员安全撤离,对热失控的检测以及蔓延抑制提出了紧迫而具体的要求。C-NCAP在2021年也引入了柱碰测试法规,国外机构Tesla、三洋、三星等在2014年前就电池热失控领域开展了大量研究,Tesla已申请60多份相关专利;国内机构如CATL、广东会近几年均成立专门的技术团队研究电池安全特性;以广东会为例,其热失控方面部分研究成果已用于宝马、戴姆勒、三星、长安、CATL等合作项目。

图2 电动 汽车 中涉及电池安全的相关标准

由于法规的升级和树立 汽车 品牌形象需要,目前国内越来越多的主机厂生产的广东会源电动车也开始考虑了绝缘安全防护,如基本绝缘、外壳防护、漏电监测、手动断开等安全防护措施;除此之外,在广东会源 汽车 安全开发过程中,GB 以及NCAP 工况只是基本的考核要求,为实现真正的广东会源 汽车 的安全性,减小消费者对广东会源车不安全的误区,我们需考虑更多的实际交通道路事故中所出现的碰撞工况,在所有测试工况下避免高压电防护失效导致的高压伤害。

图3 广东会源车型电安全开发考核工况

2、动力电池简介

从系统的角度来说,电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。对于我们比较熟悉的化学电池,则是按正负极材料进行分类,有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等车辆比较常用的动力电池。铅酸电池技术成熟、价格便宜,但其污染严重,比能量低,一般应用于大型不间断供电电源以及电动自行车;镍氢电池安全性高、耐过充过放性能好,但其比能量低、低温性能差、自放电率高,一般应用于混合电动 汽车 以及电动工具;锂离子电池相比以上2种电池具有比能量高、循环寿命长、充电功率范围宽、倍率放电性能好、污染小等优良特性,现今被电动 汽车 广泛采用,也是现今国网力推的一种电动 汽车 充电电池类型。

图4 电池分类

市场上常见的锂离子电池基本分为4类,其中磷酸铁锂电池的热稳定性最好,锰酸锂电池次优,三元锂LiNiCoMnO2电池略差,而钴酸锂电池最差。磷酸铁锂电池循环寿命长、毒副作用小、成本低廉、充放电倍率大、高温稳定性好,但一致性不好,能量密度低。锰酸锂电池成本低,毒害性较低,但热稳定性差,循环寿命短,应用较少。三元锂(LiMn2O4)电池能量密度高,但大功率充放电后温度升高,高温时释放氧气,热稳定性较差,寿命较短。钴酸锂电池热稳定性最差,它的正极在高温时容易分解,加速热失控,但能量密度高,续航更出色,特斯拉 汽车 采用了这种电池。

图5 主流锂离子电池性能比较

这些种类的锂离子电池最大的区别就是正极材料的不同, 实际上正极材料是影响锂离子电池性能和成本的关键因素,目前国内广东会源 汽车 动力电池应用最多的是磷酸铁锂电池和三元锂电池。

图6 磷酸铁锂刀片电池

图7 三元锂硬壳电池

图8 一般动力电池包结构形式

3、电池存在的安全风险

各种电池起火的共性原因是电池热失控,隐患总体可以分为三大类,一类是环境高温,引起电池正负极的剧烈反应,反应会向可燃的电解液中释放大量的能量,并析出氧气,导致电池膨胀、过热甚至失火;一类则是外部的物理性破坏,导致电池隔膜贯穿,正负极直接接触使得电池内短路,短时间内释放大量电能(可转换成热能),导致电池热失控;最后一类则是电池过充、过放导致的内部结构损坏,从而引发电池的热失控。

热失控(Thermal runaway)是指由于锂离子液态电池在外部高温、内部短路,电池包进水或者电池在大电流充放电各种外部和内部诱因的作用下,导致电池内部的正、负极自身发热,或者直接短路,触发“热引发”,热量无法扩散,温度逐步上升,电池中负极表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、电解液、正负极等在高温下发生一系列热失控反应(热分解) 。直到某一温度点,温度和内部压力急剧增加,电池的能量在瞬间转换成热能,形成单个电池燃烧或爆炸。引起单个电池热失控的因素很多、很复杂,但电流过大或温度过高导致的热失控占多数,下面重点介绍这种热失控的机理。

以锂离子电池为例,温度达到90 时,负极表面SEI膜开始分解。温度再次升高后,正负极之间的隔膜(PP或PE)遇高温收缩分解,正、负极直接接触,短路引起大量的热量和火花,导致温度进一步升高。热失控时,230 250 的高温导致电解液几乎完全蒸发、分解了。它含有大量易燃、易爆的有机溶剂,逐步受到热失控的影响,最终分解发生燃烧,是热失控的重要原因。电解液在燃烧同时,产生一氧化碳等有毒气体,也是重大的安全隐患。电解液如果泄漏,在外部空气中形成比重较大的蒸汽,容易在较低位置大范围扩散,这种扩散范围极易遇火源引起安全事故。广东会的研究显示:正极中含镍越多则热稳定性越差,碳素材料的负极在寿命的前期较稳定,但是寿命衰减后变差。这从侧面说明三元锂电池的高镍比例,虽然容量更大,但会导致更大的热失控风险。

图9 热失控随温度的变化过程

4、应对电池可能存在的电池安全风险

应对电池可能存在的电池安全风险,可以从四个层级、七个维度来考虑电池的安全,四个层级指电芯、模组、电池包、整车,七个维度包括可靠连接、高压防护、机械挤压、过充、布置形式、短路和热失控,在每个维度跟层级都有对应的防护措施,全方位有效的保护电池安全。

广东会源 汽车 发生冒烟起火的场景一般为车辆静置时充放电和车辆行驶中发生碰撞,下面我们基于锂离子动力电池在机械挤压这个维度来讲解下目前开展的一般研究方法,探究整车碰撞中电池包的受力形态与损伤(失效、起火、爆炸)机理。

本研究从卷芯到单体到模组再到电池包共4个层级,每个层级的研究又分为试验和仿真两个方面,通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应,以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响,全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理;借助对试验结果的认知,开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型,并以卷芯模型为基础,逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型,以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证,为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。

图10 研究总体框架

1)卷芯层级研究

卷芯是组成单体进而构成模组的基础,也是电池包里面最基本的电化学单元,了解卷芯的力学性能,及其力学失效和电化学失效之间的联系,有助于深入认识电池包在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理。锂离子电池的正极材料通常以铝质集流体为基底,涂布钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4)等锂离子活性物质。负极材料通常以铜质集流体为基底,涂布石墨或硅层。而隔膜则常为由聚乙烯或聚丙烯等材料制成的多孔薄膜。通过对卷芯中的正极复合体、铝箔、隔膜、负极复合体、铜箔等进行拉伸、压缩、穿孔试验,得到相应材料的材料卡片,为卷芯的精细化建模搭好基础。

图11 卷芯组分研究流程图 研究总体框架

2)单体层级研究

电池单体是向下集成卷芯、向上构成模组的结构,每一个单体都是一个可以独立工作的电化学集合体。目前车用锂离子动力电池单体,通常采用卷绕或叠片式卷芯(交替布置的正负电极和电极间的隔膜)和液态电解质,用金属外壳封装成圆柱形(a)或方形硬壳电池(b),或用镀金属塑料膜封装为软包电池(c)单体层级研究。

图12 (a) 圆柱形硬壳电池单体 (b) 方形硬壳电池单体

(c) 软包电池单体

为了全面了解电池单体在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理,研究同样对单体进行了不同加载方向和不同加载速度的挤压试验。

图13 (a)Z向圆柱挤压 (b) Y向圆柱挤压 (c) X向圆柱挤压

(d) Z向球头挤压 (e) Z向锥面挤压

通过实验,可以得到对应的力-位移-电压曲线,结合对样件电镜扫描结果,来研究响应规律和失效机理,和建立了单体的有限元模型。

图14 某工况下单体力-位移-电压曲线

对于电池单体,我们通过多种方向和多种不同的加载速度的组合试验对其力电响应进行了测试,可以发现,单体也有着明显的各向异性和应变率效应。其次,单体的短路行为也具有明显的各向异性,相比于Y向和X向,Z向是单体最容易发生短路失效的挤压方向。借助对试验结果的认知,开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为且兼顾仿真精度和计算效率的单体模型。

图15 单体有限元模型

3)模组层级研究

模组是将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合,并作为电源使用的组合体。其研究方法与单体基本一致,但由于其结构比单体更加复杂多元,研究中需要考虑多种失效形式,包括单体之间的粘胶,壳体撕裂,端板断裂的现象。

图16 模组测试系统

图17 模组试验形式及样件变形情况

通过研究发现,相比单体内短路(卷芯断裂)压降失效而言,模组试验中更多的是由于结构失稳或外部侵入而发生的外短路;由于蓝膜、胶层和铝合金在冲击下韧性明显下降,更易发生失效破坏,而这些失效形式是导致模组发生外短路的关键因素,进而使得模组压降对应的力和位移的响应在准静态和存在较大差异。

图18 某工况下单体力-位移-电压曲线

通过模组多工况试验标定,建立模组有限元模型。

图19 模组有限元模型

4)电池包层级研究

通过对锂离子从卷芯到单体到模组的研究,对电池本身具备充分的了解,包括电池在冲击下的变形和失效规律,内部损伤发生的历程和机理,在发生严重损伤前所能承受的载荷、变形、能量等的最大限度,以及损伤发生过程中机电热的相互耦合和作用关系等。基于仿真模型,便可以开展多工况下电池包层级的研究与对标工作。

图20 电池包系统多工况研究

在广东会源 汽车 安全开发过程中,电池包作为更加复杂的系统,不同的试验工况下,会有多种不同的失效形式,其产生的原因和所造成的危害也不尽相同。

图21 常见的动力电池失效形式

5、结语

锂离子电池凭借其能量密度大、循环寿命长、充电效率高等优点,被广泛应用于纯电动或混合动力 汽车 的储能系统。然而,锂离子电池在能量密度广东会增长的同时,对于整车的安全性设计又提出了新的挑战。特别是在经受复杂且严峻的碰撞工况时,为最大程度地发挥电池系统防护结构的作用,最大限度地在碰撞防护和轻量化设计之间寻求平衡,必须首先深入研究锂离子电池的机械性质和碰撞安全性,不但能够对广东会源车辆设计和制造提出指导性的建议,也有利于广东会源车辆的后期维护和事故处理等工作的进行。

为解决电池单体在机械加载下的力学响应与损伤行为预测问题,开发预测电池包力学响应和失效行为的工具,最终服务于电动 汽车 碰撞安全设计,第一阶段针对典型的车用动力电池开展了从卷芯到单体再到模组共三个层次,逐步深入的研究。每个层次的研究又分为试验和仿真两个方面,通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应,以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响,全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理;借助对试验结果的认知,开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型,并以卷芯模型为基础,逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型,以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证,为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。

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三、游艇蓄电池跟汽车一样吗?

电动游艇蓄电池主要作为游船上的动力源,采用管式极板组装生产,以2V/6V/12V的电池单体串联活连接,组成24V/48V/80V/96V/110V/220V/380V,容量从180AH-2500AH等不同电压与容量的直流供电,从而取代柴油和汽油,这种动力源相对燃油来说,节能而且环保,广泛应用到景区、鱼类捕捞、观光艇、打捞救护、海藻清理、画舫、大型游艇和船舶等不同用途及领域。
在后期使用,要经常补加蒸馏水、去离子水,以防止蓄电池因缺液而短路,同时需要注意是充电,尽量采用智能恒流、恒压充电机,在电池充满电自动降低输入电流、电压转为浮充,已使其达到饱和状态,游艇电机上应该有设置过度放电的欠压保护,避免在出海或河运过程中,长时间放电而把电池损坏。
游艇用的蓄电池如果是燃油驱动的,那么所用的是普通启动电池,和汽车电池一样,但需通过中国船级社CCS认证,因为有些是抛式游艇,高空往向抛,所以电池外壳需具备防爆材质,内部电解液无游离,用的是独特胶体配方,计算机设计的低钙铅合金板栅,大限度降低了气体的产生量,并可方便的循环使用,槽式化成技术,单体电压均衡性良好,优越的安全性,特殊的低阻抗度,回充容易,能量的输出发挥至,有效地提高了在恶劣环境下,特别是在低温条件下、酷热条件下发动机起动的可靠性。高倍率电池采用箔式烧结极板和独特的装配结构,极板强度高,内阻小,能承受瞬间大功率放电,寿命长,低温性能好,-18℃时电池也不需外加热,仍能保证蓄电池的正常起动。这个是电动游艇与燃油启动蓄电池的区别。
广东会从事蓄电池行业多年,对各种不同使用的设备电池,都能设计可行的实施方案,对电动游艇用蓄电池、画舫、船舶启动蓄电池配套有着大量成功案例,目前与各大造船厂、游艇制造业、船舶物资公司、船配公司、船舶生产企业建立长期合作关系。
船用加水(干荷式)蓄电池后期维护方便,采用易于维护的可一次操作的液口栓,密封试气性好,电池槽与槽盖的密封采用热封方法,由工业机器人进行全自动操作,确保了高度的密封性,活性物质中添加特别物质,使得于电解液效果倍增,实现了出同类产品的大容量,正极板纤维管的编制网眼非常紧密,对活性物质的保存能力出类拔萃,同时使用耐腐蚀的铅基合金板板栅,确保产品寿命大幅度提高,深度放电恢复性能好,电解液内添加特殊物质,可确保蓄电池瞬间大电流放电,短时间内实现放电。广泛应用于渔轮厂、船舶修造厂、游艇制造业等领域,这种船用加水电池寿命相对比免维护要高些,只是后期需要经常补加蒸馏水或去离子水,以2个或4个/6个一组串联/并联来启动船舶的发电机,一般要求通过船级社认证CCS,有些也要求具备挪威船级社DNV认可,如果是渔船使用,必须有船舶渔业检验局ZY*,方可通行河、海航运,容量从60AH-225AH不等;型号标配如:6-CQ-195a或6-CQA-210/6-CQA-200,正极板采用了填充材料,工作时,能大大提升放电效能。极板的尺寸根据电池壳体的容量做了大优化处理,而正极板填充材料过程也有很大改进,所有的技术改进使得我们的产品与相同外观尺寸的电池相比,具备更高的电池容量。
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主要经营船用蓄电池,叉车蓄电池,船舶蓄电池,风帆蓄电池,川西蓄电池,巡航蓄电池,骆驼蓄电池,长青蓄电池,迅启蓄电池。

四、宁德时代独家回应:完成针刺测试≠动力电池安全

?不久前,比亚迪秀出了新武器——刀片电池。这款电池一经发布,就引起了不小的关注。比亚迪与宁德时代之间的竞争态势也更加紧张。
除了更好的空间利用率外,刀片电池的最大宣传点就在于安全性。但宁德时代却认为:比亚迪正在“混淆概念”。
此前,比亚迪曾多次通过“针刺测试”来证明其安全性,而反面案例就一遇针刺就起火的三元锂电池。中国动力电池头名宁德时代的主要产品便是三元锂电池,所以该测试被部分人解读为比亚迪在对宁德时代“秀肌肉”。
针对针刺测试问题,首席出行官独家对话了宁德时代内部人士。该人士对首席出行官表示,通过针刺不等于电池安全,不做针刺测试不等于电池不安全:“动力电池的安全性主要表现在系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯的安全。”在其看来,针刺单体电芯就类似于点火测试汽油、柴油的易燃性,完全忽略油箱的保护作用。
该内部人士表示,现在很多人会把动力电池的安全测试和滥用测试进行混淆,而针刺测试属于旧版滥用测试的一种。安全测试是结合一定场景,以人员保护为目标而制定的相应的测试。滥用测试是指在非常极端的情况下对一些电池性能边界的探索。
比亚迪销售有限公司总经理助理杜国忠也承认,针刺是针对极端条件场景下的测试,一般情况下不会发生,且现在所有的电池包都有高强度的壳体保护,消费者不用太担心。但他同时强调,不同类型电池在针刺实验中有不同表现,还是和电池材料、企业技术、工艺及品控水平息息相关,是有一定意义的。
“时至今日,在电池领域多达300多项的测试方法中,公认最难的仍旧是针刺试验。”杜国忠对首席出行官表示。
针刺测试源自21世纪初3C消费电子锂离子电池滥用安全测试要求,用于模拟裸露电芯被外部尖锐异物刺穿导致热失控的后果。当时,为了通过针刺测试,不少电子产品内置了短路放电方面的设计保护,这种设计既占用空间,又常常导致不当启动。
由于广东会源汽车行业起步大幅晚于3C电子产品,所以前期的汽车动力电池的相关测试标准直接引用了3C消费电子的电池测试。
随着时代的发展,电池开始被集成到电子设备内部,有了设备外壳的保护,电池被钉子等外部尖锐异物刺穿的可能性几乎为零。2012年,3C消费类电子锂离子电池的滥用安全测试要求标准修订的过程中,删除了针刺测试这项要求。
当下的动力电池包几乎均采用20mm厚的铝型材做外壳,结实耐用、并且防腐蚀,普通小钢钉等外部尖锐物无法刺穿这一外壳,没有机会刺到内部的模组和电芯。
“现实状况下,电芯被针刺的情况不会发生,电池包底部‘钝刺’和挤压才是更符合真实场景的测试方式,”宁德时代内部人士表示,“目前各车企和电池企业都已将底部球击测试纳入实验要求。”
5月18日,中国电动汽车动力电池领域的第一份强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中就明确取消了针刺测试,在该标准中也不再单独对针刺试验进行评价。
标准编制对于取消针刺测试给出的三条理由是:IEC (国际电工委员会) 的电池标准没有采用针刺;按过往经验针刺与实际失效模式不相符;《广东会源汽车生产企业及产品准入管理规定》规定针刺为暂不执行项目。
杜国忠表示:“如果这次纳入标准的话,市面上大多数电动汽车都达不了标。”他认为,针刺测试被纳入标准会影响消费者心理,并影响销售,所以国家基于更全面的考虑才决定取消。
宁德时代内部人士表示,磷酸铁锂电池更容易通过针刺不是因为技术先进,而是因为材料本身热稳定性好,但对能量密度更高的三元电池而言,针刺是个挑战,但并非过不了。
“宁德时代已拥有让高能量密度三元电池通过针刺测试的技术,并分别在日本TUV和深圳TUV认证实验室通过了针刺测试,”该内部人士说到,“但宁德时代依然支持新国标取消针刺测试。我们希望行业关注的方向集中到整个系统层面的安全问题。”
新国标在调整了电池单体、模组测试的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全等要求。特别是标准增加了电池系统热扩散试验,明确要求电池单个单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。
“要达到真正的市场安全,需要通过各级安全系统体系来保障,而不是通过某项单一的测试来保障。”该内部人士表示。
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