Stephen J.Neuman：應(yīng)用于防火和防撞性能的電池模塊封裝技術(shù)
5月24日，CIBF2018 第十三屆中國(guó)國(guó)際電池技術(shù)交流會(huì)展覽會(huì)在深圳會(huì)展中心開幕。美國(guó)Hb富勒公司高級(jí)業(yè)務(wù)經(jīng)理Stephen J.Neuman在技術(shù)交流會(huì)上發(fā)表主題演講。以下是演講正文：
第一次來(lái)到CIBF會(huì)議，這是一個(gè)非常大的展會(huì)，收獲頗豐。在100年，我們看到汽車有很多的變化，技術(shù)上有很多的變遷，特別是對(duì)于ICE，到現(xiàn)在的電池驅(qū)動(dòng)的汽車，我們可以知道，在這個(gè)變化過(guò)程當(dāng)中，有很多的技術(shù)，包括電池模塊的封裝技術(shù)。
今天主要是講封裝技術(shù)應(yīng)用于防火和防撞性能的電池模塊。也許大家不太了解Hb富勒，我們是歲月比較久的公司，129年，在全球都有布局，總部在美國(guó)，我們?cè)诓煌氖袌?chǎng)都有地理布局，也有很多的客戶。
鋰電池在電動(dòng)汽車上，大部分的人都非常關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。比如說(shuō)我們有電池模塊，有電池組，現(xiàn)在它有更多的能量密度，還有它的征程，還有更多的充電循環(huán)，更多可使用的能量，更高的性能在不同的溫度范圍。同時(shí)，它有著非常好的能量和重量比，注重更好的性能特點(diǎn)。同時(shí)，它還有低重心。
當(dāng)然，說(shuō)到鋰電池，我們基本上有這三種，比方說(shuō)方形、軟包和圓形，我們都有安全方面的隱憂，鋰電池是非常易燃的，電解也非常易燃，我們中間還會(huì)有一些電解質(zhì)的分解，這個(gè)密封電池會(huì)有強(qiáng)大的火災(zāi)或者是爆炸，另外就是熱失控。在熱模組當(dāng)中有很多熱的升高。所以，這樣就是電動(dòng)車輛對(duì)碰撞性能以及第一急救者安全提出了新的挑戰(zhàn)。我們看一下安全性的策略，我們剛才也已經(jīng)說(shuō)到了熱管理，設(shè)計(jì)了相關(guān)的冷卻系統(tǒng)，還有電池管理的系統(tǒng)，可能還會(huì)有傳感方面的設(shè)計(jì)。對(duì)于電池的設(shè)計(jì)也有更好的改造，比如說(shuō)電解液的，可能會(huì)用硅酮或環(huán)氧樹脂等等，所有這些設(shè)計(jì)策略都非常重要。
如果要封裝一個(gè)電池模組，我們會(huì)有一些目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)就是要提高抗擊性以及一些損壞。另外，如果真的是有電池短路的情況發(fā)生，我們希望從最初的爆炸當(dāng)中能夠有一些能量以吸收防止對(duì)模塊和剩余電池造成額外的物理?yè)p失。第三個(gè)目標(biāo)，我們可以防止附加電池在熱失控的級(jí)聯(lián)效應(yīng)中點(diǎn)燃。最后，我們需要非常低的密度，它的重量非常輕。
我們看一下密封材料具有哪些優(yōu)點(diǎn)，首先就是在使用的過(guò)程當(dāng)中，我們希望它的黏性是非常低的，所以它可以自由流動(dòng)，在不同的電池當(dāng)中可以自由流動(dòng)，自由的去填充。另外，我們還希望它低熱放熱的情況，我們還希望它抗沖擊，還希望是電或熱的絕緣體，有些時(shí)候是取決于模組的設(shè)計(jì)，我們有不同的針對(duì)客戶的設(shè)計(jì)。另外，我們還希望密封材料可以是阻燃劑，還有就是輕質(zhì)，質(zhì)量非常輕，希望使用的時(shí)間比較長(zhǎng)。最后一點(diǎn)就是希望它在老化方面不要那么快，在熱循環(huán)和耐壞方面更好。
泡沫型的封裝材料，大概減少了85%的重量，密度也很低，是要比熱的質(zhì)量還要小。另外，它更加輕便，更加抗擠壓。另外，它在抗擊和振動(dòng)性能增強(qiáng)方面也是表現(xiàn)的更加好。如果是有一些振動(dòng)負(fù)載，它可以很好的在這些方面有非常好的表現(xiàn)。最后一點(diǎn)，使用方法非常好。
對(duì)于最終的客戶而言有非常好的受益情況，這個(gè)電池可以防火，對(duì)于乘車的人是安全的，對(duì)于消防員救火的時(shí)候，對(duì)于急救者是安全的，可以進(jìn)一步的組織對(duì)模組的破壞，當(dāng)然相關(guān)的維護(hù)費(fèi)用比較低，可以組織熱失控。
我們所用的技術(shù)就是開放倒灌自由上升的情況，一般閉膜或是可以抑制的，根據(jù)客戶的需求可以應(yīng)用不同的封裝技術(shù)。泡沫填充，如果填充滿了之后整個(gè)模組會(huì)是什么樣的情況，其實(shí)所有的模組都會(huì)填充到頂部，有些時(shí)候會(huì)留10%，或者是填充90%的空間。這個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)就是泡沫針穿實(shí)驗(yàn)，我們自己做了這種檢測(cè)，很多客戶會(huì)問(wèn)到底情況是什么樣的呢？我們用五個(gè)這樣的電池做針穿實(shí)驗(yàn)，可以非常好的看到這個(gè)技術(shù)是如何表現(xiàn)的?？梢钥匆幌掠信菽驔](méi)有泡沫的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還可以看到這個(gè)泡沫所發(fā)揮的作用。就好象是有一個(gè)防火墻一樣，非常有用的防止火的蔓延，防止從電池蔓延到車其他的部分。有一個(gè)黑色的層把它隔斷了，其實(shí)這個(gè)火的溫度還是很高的，非常有效的可以阻斷火源。做針穿實(shí)驗(yàn)之后，真的是覺(jué)得鋰電池的威力巨大，雖然只是一個(gè)小小的電池，但確實(shí)帶來(lái)很多安全方面的隱憂。我們的檢測(cè)沒(méi)有泡沫，在中間做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)第一個(gè)電池是600c，電池變得越來(lái)越熱，最后變成了1000c，每一個(gè)電池所釋放的能量和火也是越來(lái)越大，有熱失控的狀態(tài)，最后熱量是超過(guò)1000攝氏度。這是有泡沫材料之后的針穿實(shí)驗(yàn)可以看到檢測(cè)的結(jié)果，我們可以看到中間的情況，最開始是300c，然后有相鄰的兩個(gè)電池，最終就是相鄰的電池也沒(méi)有著火，我們可以看到，我們真的是可以控制火勢(shì)，可以把熱失控控制好。
我們可以看到這個(gè)材料可能是以不同的形式去呈現(xiàn)的，但它確實(shí)對(duì)于電池沒(méi)有任何的傷害。如果我們把整個(gè)電池進(jìn)行編碼，我們可以看到著火的電池和沒(méi)有著火的電池溫度上升的情況。我們的模組一共有5個(gè)電池，大家可以看一下，隨著時(shí)間的推移，溫度是怎么去改變的。著火的電池最開始是近600c，后來(lái)越來(lái)越熱，后面的溫度就有所下降了。
最后我想說(shuō)的是，我們Hb富勒的產(chǎn)品確實(shí)是非常好的選擇，可以幫助你們解決一些實(shí)實(shí)在在的問(wèn)題，我們當(dāng)然還可以解決一些客戶所需要的需求，我們希望在過(guò)去的時(shí)間當(dāng)中更好的在電池模塊方面，比方說(shuō)包封、罐封方面幫助客戶解決這些挑戰(zhàn)。另外還有動(dòng)力、傳動(dòng)性，顛動(dòng)，連接等等。另外在充電方面，我們?cè)诔潆姺矫嬉灿衅渌夹g(shù)突破，我們也希望能夠迎接挑戰(zhàn)，用我們自己的技術(shù)去幫助大家解決一些實(shí)際的問(wèn)題。謝謝大家！
提問(wèn)：非常好，但是這個(gè)電池在泡沫當(dāng)中，在循環(huán)當(dāng)中，如果進(jìn)行設(shè)計(jì)模組？包括負(fù)載。
Stephen J.Neuman：作為負(fù)載來(lái)說(shuō)我們有清晰的指引，也就是說(shuō)讓它能夠有降溫，我們還有一些降溫的戰(zhàn)略，有關(guān)于電芯。看一下我們的策略，可以考慮到額外的重量，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中有泡沫的材料，其實(shí)可以降低很多的風(fēng)險(xiǎn)。
主持人：非常感謝你的演講，你這些材料算是什么呢？是聚氨酯還是什么東西能夠控制重量？
Stephen J.Neuman：對(duì)，是聚氨酯，我們也可以控制密度。我們可以改變泡沫密度的情況，我們可以看一下模組的情況，如果模組填充太多密度會(huì)變小。在工藝改進(jìn)進(jìn)行輕量化的設(shè)計(jì)。
提問(wèn)：在最小的密度下，這個(gè)視頻有沒(méi)有展示，有沒(méi)有具體的數(shù)據(jù)。
Stephen J.Neuman：我們是1.15的密度，是聚氨酯做的。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）
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