Model 3的電池碰撞后分解

摘要

目前不少企業(yè)都是在重新審視圓柱電芯的使用，隨著美國(guó)這一輪純電動(dòng)皮卡的上量， 基于大容量圓柱的不同的玩法會(huì)逐步出現(xiàn)。

這段時(shí)間圓柱電池的關(guān)注和探討已經(jīng)擴(kuò)展到各個(gè)企業(yè)，在SNE的KABC里面，SDI也談及未來(lái)對(duì)于新型圓柱電芯的研究，包括不同的化學(xué)體系的降本策略。

Model 3的電池碰撞后分解

上周，在美國(guó)的俄勒岡州發(fā)生了一起Model 3的事故，Model 3的司機(jī)撞斷一根電線(xiàn)桿，接著又撞斷了兩棵樹(shù)，如下所示，整個(gè)電池系統(tǒng)被分散剖解開(kāi)來(lái)。

圖1 Model3 事故場(chǎng)景

這里最有特點(diǎn)的是：

1）圓柱電池類(lèi)似油箱分裂，從電池組中分散出來(lái)的熱失控電池，飛到附近房屋內(nèi)引發(fā)起火，甚至電芯還打到房屋主人的腿上。

圖2 飛散出來(lái)的Model 3 電芯，部分熱失控了

2）很神奇的地方，這臺(tái)車(chē)的殘骸沒(méi)有被焚毀，殘留的電池并沒(méi)有扎堆起火

圖3 事故下Model 3的殘骸

這個(gè)和去年的一起事故一樣，在電池系統(tǒng)被侵入以后，電芯局部出現(xiàn)熱失控，通過(guò)有效的隔離，使得整體沒(méi)有出現(xiàn)起火。如果這種侵入達(dá)到了破壞完整的結(jié)構(gòu)情況下，電池是被分離，但是本身車(chē)內(nèi)是安全的。我們可以假設(shè)一下，如果同樣的能量落到大電芯方殼或者在軟包上，這個(gè)車(chē)本身就會(huì)很快燃燒起來(lái)。

圖4 Model 3電池侵入的結(jié)構(gòu)

為什么再次探討圓柱電池

而整體特斯拉近100萬(wàn)臺(tái)Model 3/Model Y在自燃概率方面已經(jīng)降低到了一個(gè)數(shù)量級(jí)。目前已經(jīng)發(fā)生的燃燒事故主要包括：

2019年8月10日，特斯拉Model 3在俄羅斯莫斯科的高速路上與一輛卡車(chē)相撞，隨后被燒毀。

2020年一臺(tái)Model 3在江西發(fā)生了事故，車(chē)主剎車(chē)失敗以后碰撞后起火。

而最近美國(guó)的俄勒岡州的事故，以高速撞擊電線(xiàn)桿，整體電池飛出以后沒(méi)有形成大規(guī)模的起火，也是不容易的。

研究圓柱某種意義上就是經(jīng)過(guò)一定的量，在電芯PPM層面出現(xiàn)問(wèn)題，在碰撞出現(xiàn)問(wèn)題中，也沒(méi)有出現(xiàn)很多的熱失控事故，這個(gè)是主要原因。下一步升級(jí)和迭代如果在Cell to Chassis幾個(gè)核心問(wèn)題確實(shí)要考慮：

1）單個(gè)電芯熱失控是否能夠防止熱失控，并且有效斷開(kāi)連接能繼續(xù)用；

2）在劇烈碰撞下，電芯是否可以得到有效防護(hù)，并且會(huì)不會(huì)甩出來(lái)；

3）在輕微碰撞以后，保護(hù)電芯結(jié)構(gòu)會(huì)不會(huì)給破壞。

我個(gè)人覺(jué)得，小容量的電芯是做高度集成的基礎(chǔ)，如果用大電芯來(lái)做，單體能量一旦觸發(fā)，能控制住需要很大的努力；而且單個(gè)失效在串聯(lián)狀態(tài)下，維修是個(gè)大問(wèn)題。

最核心的就是，如果出現(xiàn)類(lèi)似能量正面和底部的沖擊直接擊中電池的底部，摧毀防護(hù)體系，電芯會(huì)怎么樣？特別是基于CTP模式下，電芯之間的結(jié)構(gòu)更多的是靠Pack系統(tǒng)的防護(hù)，模組結(jié)構(gòu)比較弱，出現(xiàn)類(lèi)似沖擊，整個(gè)方殼電芯都飛出去了，類(lèi)似于磚頭大的電芯在外面引發(fā)的狀態(tài)也比較麻煩。

圖5 Cell to Chassis

小結(jié)：目前不少企業(yè)都是在重新審視圓柱電芯的使用，隨著美國(guó)這一輪純電動(dòng)皮卡的上量， 基于大容量圓柱的不同的玩法會(huì)逐步出現(xiàn)。

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