新能源汽车正在进入大规模市场化的快车道,作为核心零部件的动力电池,其安全问题至关重要。
动力电池在使用过程中,如果出现短路、过充时容易在电池内部出现大量热量积聚,从而造成电池内部压力升高发生爆炸。传统的解决方案是,为电池包安装泄压阀。当电池包内部压力超过临界值,泄压阀将会主动刺破,一次性释放电池内部压力,以恢复压力平衡,保障电池安全。
但传统泄压阀存在技术缺陷,尤其是在电动车行驶过程中,如出现下列情况,将十分危险:
情况①:电池包泄压阀未刺破。
当电池包内部压力激增,导致电池包积累到一定压力状态,但未达到刺破泄压阀的临界点,那么整个电池包将面临鼓包或破裂的风险,此时外界污染物如水,灰尘,沙石等极有可能进入电池包,进而导致电池事故发生;
情况②:电池包泄压阀已刺破,但泄压速度不足。
当电池包内部压力已导致泄压阀刺破,热压力气体迅速释放。一般情况下,对于纯电动车,热压力气体的释放速度在300-1500L/min,某些情况下甚至更高。如果泄压速度不足,压力释放不及时,那么整个电池包依然面临爆炸危险。
情况③:电池包泄压阀已刺破或误触发。
在电池包热压力释放中,若泄压阀已经历刺破阶段,或误触发,那么电池包就会进入无保护状态,水和砂石均可进入电池包内部。万一车辆处于暴雨涉水路段行驶,那么电池包可能会出现短路、断电、甚至起火,这也使驾驶员和乘客处于危险之中。
戈尔(Gore)公司提出的 “实时低压控制” 思路完美地解决了上述问题。
传统的泄压阀只在电池包内部压力激增达到阀值,才会主动刺破,一次性释放压力,刺破后就会使电池包处于无保护状态。而戈尔的最新低压泄压阀产品,却可以让电池包在低于25mbar的情况下就开启过压旁路,泄压能力急剧上升,在40mbar时热压力释放能达到30000L/小时,70mbar压力时更是达到50000L/小时。最关键的是泄压过程中产品不会刺破!这使得戈尔的产品能长效保护电池包安全,重复使用,更能让热压释放后,依然可以做到防水防尘,大大提高了电池包的使用寿命。如果释放的气体温度继续上升,整体阀门可脱出,在70mbar下可达到100000L/小时的热压释放,有效保障电池包的安全。
报道指出,GORE®电池包低压防护产品的独特之处在于采用了一种非常特殊的柔性透气膜,即膨体聚四氟乙烯膜(ePTFE)。利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差,让气体分子通过而液体、灰尘无法通过,从而实现防水透气的目的,有效缓解了电池内外压差。此外ePTFE膜还具有抗酸抗碱、耐高温、摩擦系数低、绝缘性好等优秀的特性,使其能在各种极端环境中稳定工作。
当前全世界的新能源汽车行业正在快速发展,对于这种新型电池泄压阀的需求也在迅速增加,是聚四氟乙烯树脂需求的新增长点。国内有相应的企业已具备生产ePTFE电池泄压阀的能力,但大多采用进口原材料,国产化道路依然任重道远。