要問新能源汽車大眾關(guān)注的重點是什么?毫無疑問,那就是安全,自從新能源汽車普及以來,“自燃”這個詞,似乎沒有在網(wǎng)絡(luò)上消停過。電池安全問題成了所有人的痛點,甚至也讓許多有意新能源車的消費者,望而卻步。都說電池針刺試驗是電池安全試驗中非常嚴格的試驗,雖然舊國標GB/T 31486-2015《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》是有要求的,鋼針垂直穿刺單體電芯后,需停留在電芯中觀察1小時,不起火、不爆炸才算通過測試。但是在2020年新國標取消了單體電芯針刺測試;新頒布實施的GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中規(guī)定修改為:電池包或系統(tǒng)在由于單個電池?zé)崾Э匾馃釘U散、進而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險之前5min,應(yīng)提供一個熱事件報警信號(服務(wù)于整車熱事件報警提醒乘員疏散)。如果熱擴散不會產(chǎn)生導(dǎo)致車輛乘員危險的情況,則認為該要求得到滿足。那么電池針刺試驗是否還有必要呢?特別是比亞迪刀片電池通過了針刺試驗后,這話題更是引發(fā)了眾多爭議。
都是電池的防護和安全措施是非常有必要的,但過度依賴外部保護措施,電池自身的安全性能無法提升。而保護措施不是萬無一失的,可能存在失效的風(fēng)險。那么當保護措施失效,安全性能如何保障。所以只有電池的底子是安全的,再加上防護和安全措施,這樣才能擺脫電池自燃風(fēng)險。比亞迪始終堅持用戶安全至上,堅持采用單體電芯的針刺測試,作為企業(yè)對動力電池的要求標準。正因為如此,眾多電池知名企業(yè)也做起公開電池針刺試驗以及討論:
三元鋰電池、普通磷酸鐵鋰電池和刀片電池穿刺對比試驗,測試結(jié)果差異明顯。針刺測試,去掉了一切宣傳包裝的外衣,讓電池的真實安全性,赤裸裸地呈現(xiàn)在了消費者的面前。
鋼針刺入后,三元鋰電池殼體迅速膨脹,然后瞬間起火爆炸,表面溫超過500℃。普通磷酸鐵鋰電池雖然沒起火爆炸,但仍出現(xiàn)了冒煙情況,表面溫度200℃-400℃。表現(xiàn)最好的是刀片電池,不起火、不冒煙,表面溫度僅為30-60℃。
其實電池發(fā)生自燃,本質(zhì)上是電池發(fā)生熱失控。熱失控通俗來講是電池因為某種原因,導(dǎo)致電池的溫度不可控的上升,進而突破臨界點,發(fā)生起火甚至爆炸。即電池處在過熱的狀態(tài),電池溫度出現(xiàn)失控。而導(dǎo)致熱失控的幾個重要原因有:
電動車行駛過程中,車輛發(fā)生碰撞可能導(dǎo)致外物侵入動力電池內(nèi)部的情況,導(dǎo)致電池發(fā)生內(nèi)部短路,內(nèi)部短路的地方產(chǎn)生熱量堆積后將帶來自燃風(fēng)險。
電動車在充電的過程中,因為充電過度或者散熱系統(tǒng)發(fā)生失效等情況,導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度過高,進而帶來自燃風(fēng)險。
針刺測試,通過鎢鋼針垂直于電池將電池刺穿,整個電池的能量都會通過該針刺點在短時間內(nèi)釋放,模擬了電池惡劣情況的內(nèi)短路。刀片電池安全通過了針刺測試,展現(xiàn)了在電池內(nèi)部短路這一惡劣情況下的表現(xiàn)。對于消費者擔心的電動車電池安全問題,刀片電池交出了滿分答卷,也借此一戰(zhàn)成名;獲得消費者的認同與喜愛;但是也不代表其他電池不安全。
動力電池的安全性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全,而不止是電芯的安全。現(xiàn)實狀況下,電芯被針刺的情況不會發(fā)生,電池包底部“鈍刺”和擠壓才是更符合真實場景的測試方式。
總的來說,磷酸鐵鋰電池更容易通過針刺不是因為技術(shù)先進,而是因為材料本身熱穩(wěn)定性好;而三元鋰電池能量密度高,對于針刺確實存在挑戰(zhàn),但也并非無法完成。也就是說,通過針刺測試的電池不一定安全,而不做針刺測試也不等于電池就不安全。針刺實驗的核心目的就是要讓電池短路,以便觀察電池的熱失控情況及制定更好的安全防護策略。那究竟電池進行針刺試驗有沒有必要呢,“新標準雖刪除了針對電池單體的針刺測試,并不是說不用對電池進行針刺測試。值得注意的是,《電動汽車用動力蓄電池安全要求》對熱擴散試驗給出了兩種觸發(fā)熱失控的推薦方法,就電池包或系統(tǒng)中的電池單體,一個是加熱觸發(fā)熱失控,另一個就是針刺觸發(fā)熱失控。制造商可以任選其一,也可自行選擇其他方法來觸發(fā)熱失控。
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