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我们都知道汽车腐蚀会影响车辆的外观,缩短车辆的使用寿命,造成经济损失,甚至人员伤亡。据美国腐蚀工程师协会的调查统计,每辆汽车每年因金属腐蚀导致的平均成本损失为到美元,由此测算我国因汽车腐蚀造成的成本损失在亿人民币左右。造成汽车腐蚀的因素有很多,今天我们介绍的就是日常生活中最常见的车辆腐蚀原因,盐雾腐蚀。
盐雾是什么
盐雾是指大气中由含盐微小液滴所构成的弥散系统。盐雾腐蚀是一种常见并且最有破坏性的大气腐蚀。它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐——氯化钠。
主要来源有两个:
1、海水
海水激烈扰动,风浪破碎,海浪拍岸等产生大量泡沫、气泡,气泡破裂时会生成微小的水滴,海水滴大部分因重力作用而降落,部分处于同涡动扩散保持平衡的状态而分布于海面上。它们随气流升入空中,经裂解、蒸发、混并等过程演变成弥散系统,形成大气盐核。这些盐核随着上升气流,可达到多米的高空,,范围可扩散到距离海洋许多公里之处,甚至数百公里。
2、融雪剂
现行通用融雪剂的主要为氯盐,其主要成分为氯化钠,融雪剂溶于水后,形成盐水,进而形成盐雾。
盐雾对于车辆的危害
盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子,它很容易穿透金属表面的氧化层进入内部金属发生电化学反应。同时,氯离子具有很小的水合能,极易吸附在金属表面,取代保护金属氧化层中的氧,把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物,使钝化态表面变成活泼表面,降低其机械强度。
在沿海城市或冬天路面有融雪剂的环境中,空气中会有含盐的微小水滴,当车辆长期在这种工况下行驶时,可能会对车辆产生腐蚀,对整车安全及性能造成不良的影响。
相较于传统燃油车,电动汽车对耐腐蚀性能的要求更高,因为其不仅要保证外部防腐,也要保证电池包防腐。今天我们就以ID.4CROZZ为例,讲一讲电池包如何应对腐蚀?
ID.4电池包如何防御盐雾腐蚀
在了解电池包防腐之前,先简单介绍下ID.4CROZZ的电池包。
顾名思义,电池包,就是将电池单体,也就是电芯,打成包。不过,其内部并非像很多人想象中那样是直接被电芯塞满的,作为动力电池的最小单位,多个电芯会被同一个外壳框架封装在一起,这就组成了一个模组,多个相同或不同的模组,再加上电池管理系统等零部件,就组成了电池包。
电池包的外壳相当坚固,其采用熔点高的钢盖,确保电池包发生热失控不起火不爆炸的时长达到10分钟(国标要求5分钟)。为了增强钢盖的防腐蚀性,在生产制造的过程中采用电泳漆工艺,使得整个钢盖表面均匀分布防腐蚀漆。
除了壳体表面的防护以外,ID.4电池包在连接处也做了相应的处理。比如对壳体和螺栓连接处涂抹防腐蚀蜡,以免螺栓和钢盖之间产生电化学反应导致腐蚀;上盖和下壳体之间涂有防腐蚀胶,防止盐雾等侵入电池包内部,造成内部腐蚀;还对电池包底部和框架进行粘接,做到防水防尘防腐蚀。可以说,ID.4电池包在封装、隔热、防护上,均做了相应设计。
ID.4电池包经历了怎样的腐蚀考验
为了测试以上措施的可靠性,我们进行了高强度盐雾试验,模拟汽车行驶在空气盐浓度高的环境,比如海边,测试电池ID.4CROZZ电池包的防腐性能。
实验主要是将电池包放置在盐雾试验箱内,通过设定环境温湿度和喷射盐雾来加速腐蚀,其耐受时间的长短决定耐腐蚀性能的好坏。
我们国家在国标GB中专门对电池的耐腐蚀性给出了规定,国标中盐雾试验的方法是每天进行8小时盐雾喷洒,静置16小时,这是一个循环,整体测试需要进行6个循环,测试时间6天,累积盐雾时间48小时。
ID.4CROZZ在耐盐雾腐蚀方面的要求远高于国标,主要进行以下三类实验:
首先是每天进行16小时盐雾喷洒,静置8小时,测试时间6天,累积盐雾时间96小时,累计测试时间高于国标48个小时。
其次,除了国标要求盐雾测试外,我们还对电池包进行了以下两类实验:
第一类是小时的盐雾测试,连续进行小时(30天)盐雾不间断喷洒。
第二类是交变盐雾试验,测试条件是更复杂的盐雾腐蚀环境:42天盐雾腐蚀叠加温度交变与高湿环境。这个试验一共有6个循环,每个循环包括5天腐蚀测试和2天温湿度循环测试,整个试验周期为42天。
相较于前两个试验,交变盐雾试验实际上是中性盐雾试验叠加恒定湿热试验,是将电池在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换,通过潮湿环境的渗透,使盐雾腐蚀不但在电池包表面产生,也在电池包内部产生,其工况更为苛刻。
测试后,除了国标要求的电池包无安全隐患,还在此基础上对性能也进行试验要求,比如无盐进入、并通过等电位测试、壳体密封性测试等。
盐雾试验的结果表明:在国标甚至更为严苛的复杂环境下,电池包内部无腐蚀,无盐水渗透,做到了防水防尘防腐蚀,ID.4CROZZ电池包在封装、隔热、防护上的可靠性是有保证的。
以上这些,其实也仅仅展示了ID.4CROZZ电池包测试相关的冰山一角,除了盐雾测试,还有诸如火烧、针刺、碰撞试验等也包含在一汽-大众项等严苛测试。总的来说,其电池包研发、制造、装配的背后,还有很多设计细节,未来我们将在之后的内容中继续向大家解读。