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锂电池巨头三星SDI动力电池技术浅析

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三星SDI的单体锂离子电池产品系列比较齐全(图1),标准产品包括高能量的BEV(纯电动)60Ah、94Ah电池, PHEV(插电式混合电动车)26Ah、37Ah电池(26Ah会逐渐被37Ah取代),HEV(混合电动车)5.2Ah、5.9Ah电池,以及与超级电容器结合应用于低压系统(LVS,low voltage system)的高功率电池(4.0Ah、11Ah)。

锂电池巨头三星SDI动力电池技术浅析

图1 三星SDI的方形单体电池产品

宝马i3纯电动汽车使用的是三星SDI的方形电池,三星SDI最早在BMW i3上使用的是60Ah单体电池,其结构如图2所示。图2上方为爆炸图,可以比较清楚的看到其电池内部结构设计,这里看几个设计要素:

·内部采用4个卷芯(jelly roll),卷绕方式。这种多卷芯的设计方式如今在动力电池上已经比较常见了。

·针刺安全保护装置(NSD,Nail Safety Device)。这是在卷芯的最外面加上了金属层,例如铜薄片(图2电池拆解图,可以看到外侧有一大片铜箔)。当针刺发生时,在针刺位置产生的局部大电流通过大面积的铜薄片迅速把单位面积的电流降低,这样可以防止针刺位置局部过热,缓减电池热失控发生。

·过充安全保护装置(OSD,Overcharge Safety Device),目前这个安全设计在很多电池上都能看到。一般是一个金属薄片,配合fuse使用,fuse可以设计到正极集流体上(current collector),过充时电池内部产生的压力使得OSD触发内部短路,产生瞬间大电流,从而使Fuse熔断,从而切断电池内部电流回路。

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图2 三星SDI 60Ah电池结构图

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