動力電池包的密封設計要求及失效性的研究分析

羅龍 劉九慶 歐陽志軍 謝瀚稼

摘 要：隨著全球電動汽車迅猛增長，電動汽車的”心臟”部件動力電池包，其密封性直接影響到電池包系統的正常工作以及整車的使用安全。為了提高電池包的密封防水性能，須結合密封材料的性能，對電池包的密封結構進行合理的設計以達到高標準要求，評估硅膠泡棉在電池包殼體密封圈上應用的可靠性。結合邊界原理對其失效性進行必要的可行性研究分析和探討。

關鍵詞：動力電池包;硅膠泡棉;電池包殼體;密封性;失效性

1 引言

在電池包設計中，涉及到IP防護相關的零件有電池包殼體和外部安裝的電氣件等。根據GB/T 31467.3《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統? 第3部分：安全性要求與測試方法》和GB/T4208-2017《外殼防護等級（IP代碼）》規定，電池包應滿足防護等級≥IP67防護等級。其中殼體的密封設計尤為重要，保證電池包密封防水防塵，內部電路不會進水而引起短路。

2 電池包殼體的密封圈設計性能要求及工藝流程

關于IP67的設計關鍵點主要集中在電池包的上下殼體的安裝面和電氣件的安裝面，通過上下殼體的安裝面以及彈性單元壓縮固定配合，使彈性單元與上下安裝界面充分接觸，達到防水防塵的要求。而彈性單元一般是指，閉孔材料的硅膠泡棉，即密封圈。

1）密封圈主要是由硅膠泡棉，PET雙面膠帶，表面處理劑，離型紙等材料成分組成的，通過原材料加工，貼膠，裁切，拼接等成型工藝成框架形式閉環圈。

其主要成分及比重如表1所示：

2）密封圈設計性能要求如表2所示：

3）其工藝制造流程如圖1所示：

3 電池包殼體的密封圈的失效性分析探討

分析某項目動力電池上下殼體的密封圈防水性達到IPX7時密封圈最小的壓縮量，其結構截面示意圖如圖2所示：

密封圈本身失效是由以下兩個原因引起，一是因為水壓大于發泡硅膠的壓縮應力，二是水對泡棉的壓力大于發泡硅膠與箱體的摩擦力，因此可通過簡單的計算確定最小的壓縮量。箱體密封性能要達到IP67，因此取箱體在0.01Mpa水壓下對箱體密封性進行分析。

4 結論

由上述的結果可以看出對于SRL-1140F密封圈來說其最小壓縮在10%以上就可以保證密封圈的防水性。如果密封圈的有效寬度使用極限寬度3mm，密封圈壓縮量在20%以上可以保證密封性。由于箱體本身的誤差，壓縮50%的密封圈會出現局部區域壓縮量為40%-60%之間。SRL-1140F密封圈完全滿足。

5 結束語

密封課題一直是一個在工程中經常碰到的難題，密封的耐久可靠性對電池包殼體內的高低壓器件正常安全工作起到重大作用。先進可靠的密封技術會陸續更新，并且持續改進，逐步創新，如巧妙的密封結構創新和新型密封分子材料。一個安全系數最高的密封方案，會直接影響電池包的設計方向，甚至會促進整個電動汽車的發展。

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