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【聚焦】新能源汽车又“火”了:科学仪器推动锂电池安全测试

文章出处:高格官网责任编辑:高格小编作者:高格科技人气:发表时间:2021-12-31 11:42:56 【

动力电池是新能源汽车的核心零部件,如何在提升能量密度的同时,实现安全可靠的动力电池技术方案,成为行业内关注的焦点。
据不完全统计,2019上半年新能源汽车自燃事件发生了18起
4月21日晚,上海徐汇一小区地下车库发生火情,一辆特斯拉Model S型汽车在静止停车状态底盘冒烟,烟雾在6秒种内迅速扩散并有可见火苗窜出;今年4至6月,蔚来旗下车型ES8连续出现三起冒烟、起火事故
一、安全无小事,再次印证了汽车工程高安全需求
作为国家层面、工程技术人员需要清醒认识或从麻痹、懵懂中警醒:其危害性、或客户担忧,会严重制约新能源的健康发展。
所以,近期也看到了工业和信息化部装备工业发展中心的213号文件:“关于开展新能源客车安全隐患专项排查工作的通知”,也是应急采取的必要措施,非常及时。政策的出手,权威从士的不断出声,从另一个角度也反映出,决策者对以往技术导向的再思考,这是好事。这不是谁的错,技术进步就是这样,在迂回中认知和前进,亡羊补牢,为时不晚。
二、多款新能源汽车被召回:动力电池安全隐患问题亟待解
据国家市场监督管理总局的召回数据显示,近一个月,连续发布3起新能源汽车召回,召回事件的原因均为动力电池安全隐患。
2019年1-7月新能源汽车共累计发生9起召回事件,电池原因导致的新能源汽车召回案例共有3起,涉及6217辆新能源汽车,占召回新能源汽车总量的21%。
近1个月3起电池引发的新能源汽车召回事件
从召回公告上可以看到,接连出现新能源汽车自燃,自燃主因与动力电池密切相关;动力电池的安全性及其相关测试成为公众关心的话题。相关企业必将对新能源汽车电池检测提出更多、更高的要求,以消除动力电池安全隐患,重新树立公众对新能源汽车安全的信心。
三、纵观锂电池发展历史,只有认真面对和解决,才能给新能源发展注入新的活力
首先严格意义上讲,锂电池有别于现在广泛应用的锂离子电池。
我们来重温锂电池发展历史:
上个世纪80年代,加拿大 moil energy 公司,首次向市场推出采用金属锂作为负极的Li/MnO2 二次电池。这款电池让其称霸全球市场,辉煌一时。
但是非常不幸的是在1989年发生了连续的爆炸事故,导致大
面积召回,该公司从此一蹶不振,后被日本的NEC公司收购。NEC公司投入巨资、人力、物力对上万块电池进行了分析,最终找到了导致电池起火爆炸的元凶---锂枝晶。 所以锂作为负极材料,淡出了我们的视野。 直到1991年,索尼公司推出首款商用锂离子电池,LiCO2作为正极,石墨作为负极。从此开启锂离子电池二次走向应用的辉煌时代。
通过这段文字描述,可看出锂电池的共性问题,析理同样是作为其化学特性存在的。这也是为什么静置的车辆、充电过程的车辆,很有可能是因为析理造成内短路、过充导致内短路等原因而发生着火事故
但是,析理也是可以通过技术手段避免其发生或控制在安全范围之内的。
四、对电池事故非常到位的总结:过充、外短路、碰撞、内短
1、 对于过充:系统层面,采用双检测系统,对电芯、模组电压进行检测。
2、 对于外短路:系统层面,关断系统、主回路保险丝。
3、 电芯层面:达到一定温度时,能自动切断电流,通过材料、结构、电极来实现。
4、 碰撞防护:通过车身、电池包结构强度来实现。
5、 电芯内短路:系统层面是毫无应对方案的。电芯层面,通过材料、隔膜等防内短路措施(HRL:Heat resistant layer )
 
过充、短路导致热失控
 
析锂产生的枝晶,可以刺破隔膜
五、电芯的品质、一致性、稳定性没有保障,仍然是着火事故直接原因之一
从成本的角度,管理的角度,都是需要大力气的投入。在早期,国内有些有远见的企业,雇佣日本的管理人员,管理车间;返聘日本的老专家做好5S工作,完整和系统的做FMEA等。
其实,都是朝着这方面努力,严格意义讲,这不是高难的技术问题,而是做好精益生产的手段和措施。电芯生产工艺非常复杂,任何一个环节的缺陷和不完整都会造成后端应用事故。
系统层面,在一个包体内,如果选用圆柱电池,四、五千颗电芯已是正常的状态,任何一颗电芯短路,都是不可想象的灾难。
 
六、做真正意义的车用级电池,这是保证车辆安全的底线
国内电芯企业,决大部分都是短时间成长起来的,和国际上的一些老牌企业是无法相比的。同时,汽车工程对安全的要求,对于没有行业经验的企业,是无法理解的。
所以,在很短的时间追上世界先进水平,确实不是一件易事但是,市场不等人,你必须做的更好,才能生存。这个脱节问题,逐渐显露出来,整车企业,为了安全、长远发展考虑,提高其可控性,纷纷和有实力的电芯厂捆绑联合
电芯供应市场,造成一种有趣的现象,供不应求和门庭罗雀所以,统计数字使用全国年生产供应多少GWh,使用了多少GWh是不靠谱的。电芯生产过剩同样是存在的。
七、科学仪器可助力锂电池安全性测试,相关标准一览
因此,做真正意义的车用级电池成为了当前新能源汽车的发展方向之一。同时,这也离不开科学仪器的助力。目前,新能源汽车电池检测的国家标准总计6项,包含动力电池性能、安全等各方面的要求和试验方法。
具体如下:
GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》
GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》
GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
GB/T 31467.1-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1部分:高功率应用测试规程》
GB/T 31467.2-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分:高能量应用测试规程》
GB/T 31467.3-2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法》
根据以上国家标准文件,高格小编特整理出动力电池安全性测试针刺、跌落、高低温等13项主要测试项目及涉及的测试设备,以资参考:
1、针刺/挤压测试——电池针刺挤压试验机通过对电池进行挤压或使用钢针垂直电池表面穿刺锂电池,以检测电池是否起火、爆炸等。
2、跌落测试——电池跌落试验机测试电池从不同高度,不同角度自由落体跌落在不同材质的跌落底板上,检测电池的安全性能。
3、热滥用测试——热滥用试验箱主要用于电池安全性能检测中炉热试验、加热测试等。
4、高低温测试——防爆高低温试验箱测试电池的耐高温、耐低温、高低温交变等性能试验。
5、高低温冲击测试——冷热冲击试验箱测试电池经极高温及极低温连续环境下冲击测试后的热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。
6、高空低压测试——低气压试验箱模拟电池包在高海拔低气压的状况,观察电池包的安全性能
7、盐渍测试——海水浸泡试验箱用于电动汽车动力电池耐海水浸泡测试。
8、温度快速变化测试——快速温变试验箱用于电池在高低温交变湿热环境下贮存、运输、使用时的适应性试验。
9、实际环境工况测试——三综合试验箱用于电池作高低温、湿热例行试验、耐寒试验、低温存储,以便对试验中拟定环境条件下的性能、行为作出分析及评估
10、盐雾腐蚀测试——复合盐雾试验箱用于电动汽车动力电池耐盐雾性能测试。
11、淋雨/水浸测试——淋雨试验箱检测电池的防水性能。
12、户外沙尘测试——砂尘试验箱用于检验电池在砂尘环境中的使用、贮存、运输的性能。
 
 

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