32650-5Ah圆柱型动力电池安全性分析.doc

32650-5Ah圆柱型动力电池安全性分析2014100832650-5Ah圆柱型动力电池安全性分析
作者：深圳市沃特玛电池有限公司何有奇
汽车作为日常出行的工具已经有近 300 年的历史，人们已经离不开汽车。然而随着石油危机的临近，传统
的燃油汽车面临着无要远远小于大方型电池单体。目前沃特玛 5Ah 电池的电解液只有 20 克，而大方型电
池，如 50Ah 单体，其电解液量要超过 200 克。该方型单体电池的电解液量是小型圆柱电池
的 10 倍以上。一旦在事故中某个单体电芯出现漏液，则因电解液泄漏而引起的燃烧程度也
会是小型圆柱电池的 10 倍以上。从这方面来讲，小型圆柱电池的安全性比大电池要好很多。
当小型圆柱电池遭到破坏，其燃烧的威力要远远小于大的方型电池。通过对单个电池的分离
保护，某一单体电池出现问题，不会波及其他电池。通过将能量分散的方式，使电池的安全
性极大提高。
在承受撞击方面，圆柱型电池和方型电池表现差别较大。圆柱型电池相对于方型电池具
有较好的抗形变能力，各个方向上受力均匀，形变保持能力是目前所有电芯工艺中最优秀的，
配合自主研发的安全组合盖帽，安全性得到了极大的提高。即使在高速冲撞挤压过程中，圆
柱形电芯有一定的变形，但也不会起火燃烧。对于方型电池，面积较大的一面容易形变，在
高速冲撞挤压过程中，电芯外壳不能很好的保证电芯内部结构，很容易导致内部正负极片的
错位短路；对于这种瞬间的冲击，方型电芯无法迅速做出反应。
另外，对于大的方型电芯，由于其侧面面积较大，承受到其他物体撞击的概率要高得多，
因此在安全事故中，单体电芯被撞坏而造成短路的可能性要比小的圆柱电芯大很多。而对于
小型圆柱电池组合，一旦电池箱受到猛烈撞击，小型圆柱电池首先断开的地方可能是各个单
体电芯的铆接点，而由于电芯体积较小，较大的可能性是被撞散，电池组失效。这对提高动
力电池组的安全性具有重大意义。因此采用小容量的圆柱型电池组合的电池组在车辆出现事
故时，能够提供更长的逃生时间。根据沃特玛的测试，电池在烈火中焚烧，电解液喷出引发
剧烈燃烧的时间在 10 分钟后。

在单体散热方面，由于圆柱型电池和方型电池的形状不同，散热效果表现差别较大。以
50Ah 方型电池为例，其表面积容量比大约在 1x10-3 m2/Ah; 而 32650-5Ah 圆柱电池的表面
积容量比约为 -3 m2/Ah; 相比之下大了 60%。在外界条件完全相同的情况下，圆柱型
小电池在散热方面具有天然的优势。
圆柱型电池在组合时，电池之间有纵向间隙，这为电池的散热提供天然的散热途径。理
论上散热截面积至少在 %（紧密排列）和 %（立方排列）。图 3 为沃特玛圆柱电池
的组合结构实物图，可以看出组合后具有良好的散热通道。圆柱电池组合的天然的散热通道
保证了电池的散热效果，提高了电芯安全性。

两种电池结构都具有防爆安全阀。方型电池的安全阀一般位于端侧，阀面积要大于圆柱
电池的安全阀。但是如果考虑到电池的容量，即单位容量的阀面积，方型电池要远远小于圆
柱电池。一旦电池出现失效情况，特别是极端的撞击情况，方型电池安全阀的有