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阻燃材料在电动汽车电池包中的应用
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厂家来稿
2021/05/26 11:11
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锂离子电池单元、电池模块和电动汽车电池包必须通过各类测试后，方可验证其符合安全使用和安全运输的要求。UN38.3、GB31467、SAE J2464和UL2580等重要标准对测试要求作了规定。这些标准规定的众多测试均要求电池必须能够承受火花、电弧、短路、小火焰，以及由于振动、冲击或湿气凝结等可能造成的其它电气问题。近日，科思创聚碳酸酯业务部产品技术专家Rudy Gorny就阻燃器材在电动汽车电池包中的应用进行了分析。
Gorny表示，为了降低火灾风险，电动汽车电池包制造商通常采用两种防火策略，其一是使用阻燃材料制作电池部件，其二则是使用阻燃材料填充各个电池单元之间的空间，例如使用阻燃的介电冷却剂。关于更多介电冷却剂的使用及其与聚碳酸酯（PC）和聚碳酸酯合金兼容性的详情，可参见科思创用于电池热管理的聚碳酸酯 。
虽然传统上电池部件多采用金属材料，但电动汽车电池包的设计者已经意识到了金属的设计局限性，包括设计自由度、金属的成型成本、短路防控，以及高密度金属材料对电池包重量的增加等方面。不过，热塑性树脂，特别是聚碳酸酯和聚碳酸酯合金，与金属相比具有诸多优势，但不能达到金属的极高阻燃性。
为此，Gorny介绍道，为了模拟不同情况下的各类火情，人们设计出了多种燃烧试验。UL94 V-0测试是对电池部件最权威的可燃性测试之一，用于测定一个塑料部件在暴露于火焰时的自熄能力，以及形成可能引燃周围材料的燃烧熔滴的可能性。该测试还根据材料特性制定了可燃性等级。在该测试中，将燃烧器放在测试样本下10秒，如果在30秒内停止燃烧，则再次施加火焰10秒。达到UL94 V-0等级要求测试样本必须在10秒内停止燃烧，而且没有燃烧熔滴。
图1.UL 94 V 可燃性测试标准
2组，每组10个样本 (125*13*≤13 mm)
火焰高度20mm 火焰施加时间10秒
第一次燃烧时间结束后，开始第二次施加火焰，持续10秒
目前，科思创已拥有多种满足V-0等级的树脂产品。有关各等级产品及其特性的更多信息，可参见电池外壳材料选择。
电动汽车电池包外壳需要满足更严格的可燃性要求。为了通过这些测试，科思创开发了一种特殊的聚碳酸酯加ABS材料，采用长纤维增强热塑性塑料的在线共混及压模（LFT-D）工艺，这有助于电动汽车电池包制造商以较低的成本生产具有高强度和高可燃性等级的大型电池包外壳。
Gorny总结道，电动汽车电池包需要通过各种测试，可确认其符合安全使用和安全运输的要求。为了减少火灾风险，还需要通过各类燃烧和可燃性测试。科思创提供多种PC和PC混合物产品，可帮助电池制造商满足电动汽车电池包的可燃性要求并提高安全性。
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圆柱形电池的塑料部件设计