简单谈一下电池系统内跟电池本身相关的绝缘,主要涉及电芯cell的绝缘设计、模块module的绝缘设计、系统的绝缘设计。

Cell的绝缘设计

1、正极与负极集流体之间的绝缘。一般依靠隔膜实现,目前主要还是PP、PE的单层或多层膜,另外就是应用了陶瓷涂层。但是陶瓷涂层增加了了内阻,所以不建议使用太多的陶瓷涂层。

2、Jelly Roll(JR)与电池壳体之间的绝缘。在JR外部额外卷几层隔膜、或者在 JR外面套上一个绝缘的jacket,但是需要注意jacket的热扩散能力的问题。Pouch cell本身外层是铝塑膜,分为尼龙层、铝箔层、CPP或PP层,也起到绝缘作用。

3、正、负极极耳与壳体之间的绝缘。通常在极耳处采用绝缘胶带包裹,或者采用绝缘垫片。

4、JR的正、负lead跟上盖之间的绝缘。

Module的绝缘设计

模块的绝缘设计一般考虑cell之间的绝缘保护,cell与模块结构件之间的绝缘保护。具体设计与模块结构、冷却方式有关。例如,pouch cell采用液冷设计,cell热量首先传导到冷却板,然后通过冷却板内部的冷却液带出电池系统外。为了保证cell之间的隔离,cell之间一般可以增加绝缘片(例如绝缘泡面),一方面起到绝缘作用,另一方面起到缓冲作用,同时还能在一定程度上对模块长度方向起到小范围调整的作用。在cell与冷却板接触一侧,通常采用TIM材料、或者绝缘涂层。与液冷模块相比,风冷方式的绝缘相对简单一些,主要是cell之间采用一定的塑料支架,一方面提供绝缘,另一方面保证cell之间有一定的间隙,提供风冷的风道。另外还要考虑爬电距离和电气间隙的要求。

系统的绝缘设计

除了上面提到了模块跟冷却板之间的绝缘之外,还有一般的高压电气绝缘,还需要考虑系统的密封,主要是由于水气可能渗入电池包内引起绝缘失效。一般主要考虑接插件的密封、贯穿电池箱的固定螺栓密封、上下盖的密封。上下盖密封尤为关键,一般的设计可以在上盖翻边,并且在上下盖之间开槽加o型密封圈,或者在上下盖之间增加密封胶垫。对风冷系统,还需要考虑进风的湿度。

Cell绝缘测试

Cell制造过程中,需要测试正、负极之间的绝缘,以及正、负极与壳体之间的绝缘。前者一般在注液前完成,因为电解液具有离子导电性,主页后无法检测正、负极之间绝缘;后者一般在封口后进行测试,分别测试正对壳、负对壳绝缘。

Module绝缘测试

这里主要针对金属外壳的模块,测量高压电回路对金属壳体的绝缘电阻。或者是相对于电平台之间的绝缘。如果表面被绝缘完全保护,需要去掉测量部位的绝缘层。模块测试也可以考虑采用Hipot测试,按照模块电压等级和绝缘等级,确定加载电压值和可接受的最大漏电流。

绝缘设计的要求在GB/T18384中有较多的阐述,需要结合实际产品将要求分解到pack、module、cell级别,建议可以多关注一下这个标准系列。

（来源：电动汽车资源网EV江湖 作者：129Lab）

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