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兆科联手华威设计18650锂电池加热片以解决低温环境下动力电池稳定性

作者: 兆科 编辑: 导热材料 来源: https://www.drmfd.com 发布日期: 2021.06.02
信息摘要:
 随着新能源汽车行业的迅速发展,其潜在的一些问题也开始显现。比如电动汽车在低温环境中运行时,其动力电池与电机等主要部件性能出现的动力故障问题…

        随着新能源汽车行业的迅速发展,其潜在的一些问题也开始显现。比如电动汽车在低温环境中运行时,其动力电池与电机等主要部件性能出现的动力故障问题。

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       据了解,特斯拉Models、日产Leaf、雪佛兰Volt、北汽新能源EV系列,以及江淮新能源IEV系列等纯电动汽车的续驶里程和充放电等性能均受到低温环境的严峻挑战。在电动汽车的推广过程中,续航里程、充电时间和使用安全性均主要受动力电池特性的制约。锂离子动力电池的特性受环境温度的影响比较显著,尤其是在低温环境中,其可用能量和功率衰减比较严重,且长期低温环境使用会加速动力电池的老化,缩短使用寿命。常用的电动汽车锂离子动力电池在-10℃时,容量和工作电压会明显降低,在-20℃时性能更加恶化,表现为其可用放电容量骤降,仅能保持常温时比容量的百分之三十左右。

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       此外,低温环境下,锂离子电池充电也比较困难,且充电时其负及表面易堆积形成金属锂。锂枝晶的生长会刺穿电池隔膜,造成电池内部短路,不仅对电池造成长久性损伤,还会诱发电池热失控,导致其使用安全性大大降低。为解决这个技术难题,兆科联手杭州华威HAWEI电子共同设计开发出应用在18650锂电池上PI加热片材料,杭州华威电子有限公司是一家专注21年生产电池制造商和电源解决方案提供商,公司成立2000年,占地总面积超过5000平方米。华威所有产品无论为自主研发生产,可为客户产品量身定制电池方案。

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       公司设有锂电池实验室,与上海化工院实验室CB认证同步标准,本公司拥有120+认证专利。21世纪来我们愿以高度的热情和努力与客户一起发展,携手共创美好未来。18650锂电池上PI加热片材料是兆科公司按华威电子的参数要求研发定制的加热产品,产品型号为: Kheat PI-HWDZ001(5V,3.125W)-A1(3M468), 产品规格为:5V-3.125W-0.28mmTx63mmx55mm-L20mm,PI加热片及其柔软,采用改良后PI膜,导热性能更佳,按电池特性要求参数为:电压5V,功率3.125W,线长20mm设计要求定制,在不同面积部位可满足不同的加热功率要求和加热温度要求,当电池在低温环境下,实现在电池加热面上的温度分布。让电池表面维持热能量,减少电池的老化,缩短使用寿命,提高电池的使用安全性。

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       当温度越低,动力电池的初始端电压降幅也就越大。因为随着温度的降低,动力电池的阻抗增加,导致电池内阻的分压加大,因此电池的端电压降低。动力电池进行低温放电初期,端电压有所回升,这种情况主要是由动力电池在放电过程中的产热导致的。在低温条件下,随着放电倍率的增加,动力电池的功率特性和容量特性均存在衰减的问题。锂离子在负极石墨中的固相扩散系数减小也是导致动力电池低温性能变差的主要因素之一。低温下锂离子在负极石墨中的固相扩散系数减小,是导致动力电池容量特性变差的主要速度控制步骤。当电池进行低温充电时,较小的扩散系数会导致锂离子在负极石墨中的扩散过程受阻,从而易在负极颗粒表面产生“锂沉积”,对电池造成长久性的损伤。

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PI加热片的产品特性:

》电阻片厚度选择范围:0.03-0.1mmT ,PI膜厚度选择: 0.05-0.1mmT

》很柔软,其小的弯曲半径仅为0.8mm左右

》采用改良后PI膜,导热性能更佳,其结构由两面聚酰亚胺膜通过高温热 压合电阻片而成;

》按需定制各种功率、规格尺寸、安装方式产品,包覆受热体使用。

》电阻片根据设计阻值经蚀刻而成,发热均匀性较好。

》可按形状尺寸,功率电压要求来设计定制。

》可以方便与薄型隔热材料集成为一体,提供带隔热层的轻质电热元件。

》可选择单面背胶便于快捷安装。

》符合RoHS、CE、UL认证。

PI加热片的产品应用:

》新能源汽车电池行业;

》通信安防行业;

》摄像机,硬盘录像机;

》电力行业,军工航天类;

PI加热片的产品参数范围:

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        随着温度的降低,动力电池的恒流充电时间就会缩短,而恒压阶段充电时间就会延长,充电总时间也会变长。在设定的充电模式下,随着温度的降低,动力电池恒压阶段充入的电量就会增加。所以,温度的降低致使动力电池恒流充电电量缩减,主要依靠恒压进行充电,长时间的恒压阶段充电会导致动力电池整体充电时间延长,使充电时间效率降低,且长时间的低温恒压充电也是导致动力电池发生副反应性能衰减的诱因之一。

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       此外,动力电池在低温下不仅难以实现大电流放电,且因电池阻抗的增加,导致充电电压迅速上升,使电池到达充电保护终止电压的时间缩短,因此存在充电困难和充电效率低的缺点。但随着环境温度的降低,电池的放电电压均表现为快速下降趋势,动力电池功率特性恶化,且随着温度的降低,动力电池到达截止电压的时间缩短,说明其可用容量衰减严重。所以,这就是在18650锂电池中做加热材料设计的主要原因。

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       但总的来说,要想解决新能源汽车在低温环境运行时的存在的问题,就得从动力电池性能入手。


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