如何正确认识动力电池的安全测试和滥用测试标准?

2020-09-03 08:33 ryder

针刺电池的测试很长一段时间做为锂电池安全性能的一个重要指标,但是,宁德时代内部人士表示,通过针刺不等于电池安全,不做针刺测试不等于电池不安全。
 
该内部人士表示,现在很多人会把动力电池的安全测试和滥用测试进行混淆,而针刺测试属于旧版滥用测试的一种。安全测试是结合一定场景,以人员保护为目标而制定的相应的测试。滥用测试是指在非常极端的情况下对一些电池性能边界的探索。
 
不久前,比亚迪秀出了新武器——刀片电池。这款电池一经发布,就引起了不小的关注。比亚迪与宁德时代之间的竞争态势也更加紧张。
 
此前,比亚迪曾多次通过“针刺测试”来证明其安全性,而反面案例就一遇针刺就起火的三元锂电池。中国动力电池头名宁德时代的主要产品便是三元锂电池,所以该测试被部分人解读为比亚迪在对宁德时代“秀肌肉”。
 
除了更好的空间利用率外,刀片电池的最大宣传点就在于安全性。但宁德时代却认为:比亚迪正在“混淆概念”。
针对针刺测试问题,媒体对话了宁德时代内部人士。该人士对媒体表示,通过针刺不等于电池安全,不做针刺测试不等于电池不安全:“动力电池的安全性主要表现在系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯的安全。”在其看来,针刺单体电芯就类似于点火测试汽油、柴油的易燃性,完全忽略油箱的保护作用。
 
比亚迪销售有限公司总经理助理杜国忠也承认,针刺是针对极端条件场景下的测试,一般情况下不会发生,且现在所有的电池包都有高强度的壳体保护,消费者不用太担心。但他同时强调,不同类型电池在针刺实验中有不同表现,还是和电池材料、企业技术、工艺及品控水平息息相关,是有一定意义的。
 
时至今日,在电池领域多达300多项的测试方法中,公认最难的仍旧是针刺试验。
 
由于新能源汽车行业起步大幅晚于3C电子产品,所以前期的汽车动力电池的相关测试标准直接引用了3C消费电子的电池测试。
 
针刺测试源自21世纪初3C消费电子锂离子电池滥用安全测试要求,用于模拟裸露电芯被外部尖锐异物刺穿导致热失控的后果。当时,为了通过针刺测试,不少电子产品内置了短路放电方面的设计保护,这种设计既占用空间,又常常导致不当启动。
 
动力电池的安全测试和滥用测试的差异在哪?
 
当下的动力电池包几乎均采用20mm厚的铝型材做外壳,结实耐用、并且防腐蚀,普通小钢钉等外部尖锐物无法刺穿这一外壳,没有机会刺到内部的模组和电芯。
 
随着时代的发展,电池开始被集成到电子设备内部,有了设备外壳的保护,电池被钉子等外部尖锐异物刺穿的可能性几乎为零。2012年,3C消费类电子锂离子电池的滥用安全测试要求标准修订的过程中,删除了针刺测试这项要求。
 
5月18日,中国电动汽车动力电池领域的第一份强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中就明确取消了针刺测试,在该标准中也不再单独对针刺试验进行评价。
 
“现实状况下,电芯被针刺的情况不会发生,电池包底部‘钝刺’和挤压才是更符合真实场景的测试方式,”宁德时代内部人士表示,“目前各车企和电池企业都已将底部球击测试纳入实验要求。”
 
标准编制对于取消针刺测试给出的三条理由是:IEC (国际电工委员会) 的电池标准没有采用针刺;按过往经验针刺与实际失效模式不相符;《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》规定针刺为暂不执行项目。
 
宁德时代内部人士表示,磷酸铁锂电池更容易通过针刺不是因为技术先进,而是因为材料本身热稳定性好,但对能量密度更高的三元电池而言,针刺是个挑战,但并非过不了。
 
新国标在调整了电池单体、模组测试的同时,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等要求。特别是标准增加了电池系统热扩散试验,明确要求电池单个单体发生热失控后,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。

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