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来源丨连线新能源

导读

如何更好地对电池进行力约束一直是值得探讨的研究方向。德国大众就曾研究过不同约束方式对NMC软包电池电性能的影响。对于目前各个企业正在积极研发的硅氧/硅碳负极体系电池，由于体积膨胀更大，将来的力约束更是个大问题。

为了拥抱汽车电动化浪潮，年9月捷豹路虎宣布年之后生产的全部捷豹、路虎车型都将增加纯电动或混合动力模式。不过近两年捷豹路虎的日子不太好过，在华销量持续下滑，年更是严重亏损同时宣布裁员计划。前段时间甚至传出国内的长城有意收购捷豹路虎。不过有一说一，作为知名车企，捷豹路虎在动力电池领域的研究还是很深入的，仅从其参与的论文发表即可见一斑。

无论是圆柱电池、软包电池还是方形电池，在电动车中使用时都是处于力约束状态，譬如模组的形式。力约束一方面是起到固定电池的作用，同时最大限度消除电池充放电和长期使用过程膨胀对电池性能带来的负面影响。如何更好地对电池进行力约束一直是值得探讨的研究方向。在此问题上，德国大众就曾研究过不同约束方式对NMC软包电池电性能的影响。对于目前各个企业正在积极研发的硅氧/硅碳负极体系电池，由于体积膨胀更大，将来的力约束更是个大问题。本文要介绍的工作来自捷豹路虎的工程师JulieChevalier和英国华威大学的研究人员共同开展的研究，通过对比不同约束压力（无约束、5psi和15psi）下15AhNMC软包电池循环和功率性能，结果显示约束压力对电池循环和倍率特性有显著影响，这也启发电池应用工程师在模组和pack设计时应该充分考虑电池的约束问题。

图文浅析：

图1.实验软包电池装配图。

实验所用为15AhNMC体系的软包电池，电池尺寸18.6*16.5*5.6cm。循环过程电池用尺寸20*20*2.5cm的铸铁夹具固定，具体示意如上图所示（注：图中夹具似乎锈蚀的有些厉害…）。为了考察约束压力的影响，作者根据该电池在整车端模组、pack中的实际约束条件选择了三组压力：0psi、5psi和15psi。软包电池所受压力通过压力传感器片进行测量，循环测试在25℃温箱中进行。电池在50%-%SOC之间以1C进行循环，在、、、、、、周停止进行容量保持率、脉冲功率和EIS测试，直至电池容量衰减30%循环测试停止。

图2.5psi(a)和15psi(b)约束状态下电池表面压力分布。

图2是压力传感器片所测得的5psi和15psi约束状态下电池表面的压力分布状态。可以看到与通常认为的受压下电池表面压力均匀分布不同：(1)5psi约束状态下电池边缘部位压力较高、中间部分压力相对较小。虽然夹具固定时定义的压力为5psi，但可以看到电池中间部分区域所受压力为3-4psi，甚至局部出现1-2psi；(2)15psi约束状态下电池表面整体受力较为均匀，只有极少面积压力值较低。注：从图2结果看电池在夹具固定时如何确保电池整体受力均匀是非常值得