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嚴到無法強制執(zhí)行:一文讀懂電池針刺探測

鉅大LARGE  |  點擊量:612次  |  2021年08月30日  

2020年三月底,新能源汽車引領者比亞迪宣布正式推出刀片電池。公布現(xiàn)場播放的一段比較三種電池針刺試驗的視頻顯示,刀片電池攻克了電池內(nèi)部短路引發(fā)的熱失控,成功征服了針刺穿透探測。一石激起千層浪,這一探測筆直刺中了動力鋰離子電池行業(yè)的最大痛點,引發(fā)行業(yè)內(nèi)外廣泛關注和熱議。


動力鋰離子電池熱失控威脅生命安全


鋰離子電池的發(fā)熱和熱失控,我們其實并不生疏,從筆記本電腦到智能手機,因為使用不當、設計缺陷等原由而導致過熱或爆炸的示例時有發(fā)生。而電動汽車龐大的電池組傾覆成百上千個電池單體,只要一個單體發(fā)生短路引發(fā)熱失控,整個電池組就有可能被殃及,造成安全事故。


導致電池單體熱失控的原由有很多,比如外力破壞、高溫炙烤、加工工藝缺陷等等。不同的電池單體由于材料不同、設計不同,在發(fā)生短路后,熱失控的劇烈程度會不相同。一般來說,三元鋰離子電池熱量釋放劇烈,表現(xiàn)為爆燃或者自燃;鐵鋰離子電池熱量釋放慢,表現(xiàn)為噴煙,或者噴煙后自燃。


熱失控的劇烈程度,與電池自燃的概率正相關,這筆直關系到乘坐者的生命安全。鑒于新能源車自燃事件頻發(fā),新國標也明確新增了電池熱擴散試驗,要求電池熱失控后5分鐘內(nèi)不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。

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針刺探測刺中新能源車行業(yè)痛點


內(nèi)部短路是電池熱失控的罪魁禍首。那么,要怎么樣在電池開發(fā)時驗證內(nèi)部短路引發(fā)熱失控的狀態(tài)?針刺探測看似有些極端,但其實是最筆直的實驗辦法。


針刺探測,就是在試驗室環(huán)境下,利用鋼針刺穿電池單體(或者模組),強制破壞電池內(nèi)部結構,造成內(nèi)部短路,進而引發(fā)熱失控。在Gb/T31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及實驗辦法》中,能夠在針刺貫穿后1小時內(nèi)不爆燃、不起火的電池,才算通過針刺探測。


在眾多電池安全探測中,針刺探測是業(yè)內(nèi)公認最難通過的,被稱為“電池安全探測范疇的珠穆朗瑪峰”。探測視頻讓人們親眼目睹、直觀感受到該項探測的震撼,也證明刀片電池無可比擬的安全優(yōu)點。


通過針刺探測視頻我們可以看到,在同樣條件下,三元鋰離子電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化,表面溫度迅速超過500℃,并發(fā)生極端的熱失控——劇烈燃燒現(xiàn)象,電池表面的雞蛋被炸飛。傳統(tǒng)塊狀磷酸鐵鋰離子電池在被穿刺后無明火,有煙,表面溫度達到200℃~400℃,電池表面的雞蛋被高溫烤焦。刀片電池在針刺穿透后無明火、無煙,表面溫度在30-60℃區(qū)間。

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由于針刺探測對三元鋰離子電池過于嚴苛,特別是近年來三元鋰離子電池追求高鎳化,使得熱穩(wěn)定性進一步下降,因此針刺探測每刺一針,都刺在了動力鋰離子電池行業(yè)的痛點之上。也因此,自2017年開始,針刺探測不再作為動力鋰離子電池安全探測的強制標準,而在新國標中,針刺探測干脆被筆直拿下。


多場景,針刺探測和日常用車聯(lián)系緊密


針刺探測不僅僅是一項濫用探測,它和我們?nèi)粘S密嚶?lián)系其實非常緊密。首先,加工工藝缺陷、電池遭遇過充過放,都有可能導致鋰離子電池內(nèi)部生長出枝晶,枝晶刺穿電池內(nèi)部的隔膜后,就會導致內(nèi)短路引發(fā)熱失控;相鄰車輛起火等外部熱源的炙烤下,電池內(nèi)部也有可能發(fā)生內(nèi)短路,導致熱失控。


另外,乘用車動力鋰離子電池組放在車輛底部,車輛托底、碰撞時電池組受到擠壓發(fā)生變形,有可能傷及電芯,導致內(nèi)短路,引發(fā)熱失控??傊?,鋰離子電池的特性決定,動力鋰離子電池不可能絕對安全,因此,負責任的電池加廠商會將開發(fā)探測標準盡可能“就高不就低”。


作為消費者,應該在選擇新能源車時擦亮眼睛,將動力鋰離子電池的安全性作為緊要參考指標,而不只是一味地追逐高續(xù)航。從行業(yè)層面看,刀片電池從技術上引領全球動力鋰離子電池回到發(fā)展正軌,倘若能在新能源車中大量普及使用,也勢必將幫助整個行業(yè)更加健康安全地成長。


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