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电池针刺实验,到底该不该成为强制性国标?

作者:中国储能网新闻中心 来源:集微网 发布时间:2021-03-02 浏览:
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中国储能网讯:最近,公安部统计数据显示,国内电动汽车正以接近30%的年增长率快速发展,每年新增近100万辆电动汽车上路。

图源:公安部

与此同时,电动汽车引发的安全事故问题也时有发生,据集微网记者不完全统计(2020年8月-2021年1月),短短几个月就发生了多起电动汽车自燃事故。

虽然多起事故的最终原因仍在调查中,但汽车锂电池显然是首要考虑的因素之一。

为保证续航里程,电动汽车会搭载大容量锂电池,因锂离子的活性,电池受到强烈撞击后易发生渗漏,甚至起火爆燃。另外,电动汽车行驶或充电时,锂电池会发生复杂的充放电化学反应,如果设计不合理,发生热失控,会导致锂电池起火自燃。

不容置疑,关于电动汽车动力电池的相关标准和安全规范亟需跟上。

最近,工信部在去年宣布的强制性国家标准GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》已于1月1日起开始实施。

《电动汽车用动力蓄电池安全要求》新标准中特别增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。虽然是短短几分钟,但为司机和乘客争取到了宝贵的逃生时间,可大大降低事故死亡率。同时,新标准在优化电池单体、模组安全要求的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求,试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温过充等。

不过,集微网记者发现,相比2015旧版国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》,新标准去除了针对动力电池的针刺实验,据悉,理由之一是针刺试验与实际失效模式不相符。

一位业内人士告诉集微网记者,针刺试验大致方法是将充满电的电池放在一个平面上,用直径5mm的钢针沿径向将电池刺穿,这实际上是模拟了电池短路状况。现实应用中,汽车动力电池也可能遇到剧烈碰撞下外物侵入电池内部的情况。锂电池在短路时极易发生渗漏起火爆炸,因此针刺试验是动力电池测试中非常有效、苛刻的一种方法,如果在针刺实验中电池能做到不起火爆炸,那锂电池可以说具有了相当高的安全性。

图源:比亚迪

前不久召开的 “2021电动汽车百人大会”上,比亚迪董事长王传福就对汽车动力电池的安全规范提出了新的建议,他认为应该把动力电池的针刺试验逐步列入强制性标准,同时把目前热扩散试验要求的不短于5分钟的标准,提升到不短于30分钟的标准。

显然,作为电动汽车和电池供应商,比亚迪将安全放在了重要位置。实际上,安全性、续航里程、充电速度、成本、使用寿命这些都是电动汽车电池厂商亟待解决的问题,且它们之间往往互相制约,例如,要想实现长续航里程,就无法达到快速充电体验,而为了追求长续航里程,就要达到更高电池密度,而一味追求电池密度提升又给安全带来隐患。

业内人士对此评论指出:动力电池的终极要求首要是安全性,在此基础上才能兼顾高能量密度,充电快、成本低、寿命长等其他方面要求。

一直为中国新能源汽车发展鼓与呼的欧阳明高院士,在电动汽车百人会的发言中,也讲到了电动汽车安全以及电池测试标准加严的问题。欧阳明高认为,目前动力电池的热安全问题还没有根本解决,应从本征安全、被动安全和主动安全三方面加强安全保障技术。其中被动安全就是在某一个单体电池热失控以后,通过系统热管理,即隔热和散热的方法,抑制它在电池包内蔓延的速度保持不燃烧状态。欧阳明高院士表示,目前国标要求是5分钟不燃烧,将来会提升到半小时。

显然,对汽车动力电池安全性的重视正在引发社会各界的关注。无论是电池厂商还是汽车厂商,都正在通过各种创新技术以期实现更高的安全性。

去年,比亚迪在推出其“刀片电池”时,曾向业界展示其所做的“针刺实验”,从比亚迪公布的视频看,其“刀片电池”被钢针刺穿后,没有发生热失控现象,温度始终保持在30-60℃之间,而与之相对应的,三元锂电池和传统的磷酸铁锂电池则在针刺实验中分别发生了起火燃烧和升温冒烟的现象。

据悉,比亚迪的刀片电池是一种采用了创新结构设计的 “超级磷酸铁锂电池”,不仅可以提高动力电池包的空间利用率,增加同一单位体积中的能量密度,而且还能保障电池内部的热扩散性能,从而达到更高安全目的。

“针刺实验”显示了比亚迪刀片电池在短路时产热少、散热快,也证实了通过创新结构设计,汽车锂电池是可以达到更高的安全性能的。

宁德时代董事长曾毓群在公开发言中曾透露,宁德时代已经开发出不起火只冒烟的三元锂电池产品,完全满足国标规定的电池单体发生热失控后,电池5分钟内不起火的要求。同时,曾毓群认为,为了应对未来5年锂电产业市场的井喷期,电池材料体系和系统结构上的创新非常重要,例如,从原子尺度入手,深入理解材料及其界面性质,在材料体系上实现根本突破,包括CTP、CTC等结构创新,通过优化系统、提高集成度来实现系统能耗和成本的降低、效率的提高。

最近,广汽埃安发布了新型石墨烯超级快充技术,可使纯电动汽车充电速度达到8分钟充满80%电量,其首款搭载石墨烯电池的量产车最快将于今年发布。在其宣传资料中,广汽埃安表示,该电池可通过最严苛的安全测试:电池枪击实验。

像针刺实验一样,电池枪击实验也是一种针对电池安全性的极限测试,虽然国家强制性标准中还没有将这些方法列入测试范畴,但电池厂商们已经走在前列。

中国是一个人口大国,也将是一个汽车消费大国,根据公安部的最新数据,目前全国汽车保有量2.81亿辆,中国已做出承诺“2030年碳排放达峰、2060年碳中和”,可以预见未来数年,燃油车向电动汽车的转变将加速到来,因此,电动汽车的安全性将涉及千万人的生命财产安全,可以说,再怎么追求安全也不为过,相信,针对电动汽车动力电池的安全标准也会与时俱进,匹配产业发展的新兴要求。(校对/Sky)

关键字:动力电池

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