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電池針刺實驗,到底該不該成為強制性國標?
日期:2021-03-03   [復制鏈接]
責任編輯:simaran_sxj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
最近,公安部統(tǒng)計數據顯示,國內電動汽車正以接近30%的年增長率快速發(fā)展,每年新增近100萬輛電動汽車上路。




與此同時,電動汽車引發(fā)的安全事故問題也時有發(fā)生,據記者不完全統(tǒng)計(2020年8月-2021年1月),短短幾個月就發(fā)生了多起電動汽車自燃事故。


雖然多起事故的最終原因仍在調查中,但汽車鋰電池顯然是首要考慮的因素之一。

為保證續(xù)航里程,電動汽車會搭載大容量鋰電池,因鋰離子的活性,電池受到強烈撞擊后易發(fā)生滲漏,甚至起火爆燃。另外,電動汽車行駛或充電時,鋰電池會發(fā)生復雜的充放電化學反應,如果設計不合理,發(fā)生熱失控,會導致鋰電池起火自燃。

不容置疑,關于電動汽車動力電池的相關標準和安全規(guī)范亟需跟上。

最近,工信部在去年宣布的強制性國家標準GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》已于1月1日起開始實施。

《電動汽車用動力蓄電池安全要求》新標準中特別增加了電池系統(tǒng)熱擴散試驗,要求電池單體發(fā)生熱失控后,電池系統(tǒng)在5分鐘內不起火不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。雖然是短短幾分鐘,但為司機和乘客爭取到了寶貴的逃生時間,可大大降低事故死亡率。同時,新標準在優(yōu)化電池單體、模組安全要求的同時,重點強化了電池系統(tǒng)熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全要求,試驗項目涵蓋系統(tǒng)熱擴散、外部火燒、機械沖擊、模擬碰撞、濕熱循環(huán)、振動泡水、外部短路、過溫過充等。

不過,記者發(fā)現(xiàn),相比2015舊版國標《電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法》,新標準去除了針對動力電池的針刺實驗,據悉,理由之一是針刺試驗與實際失效模式不相符。

一位業(yè)內人士告訴記者,針刺試驗大致方法是將充滿電的電池放在一個平面上,用直徑5mm的鋼針沿徑向將電池刺穿,這實際上是模擬了電池短路狀況。現(xiàn)實應用中,汽車動力電池也可能遇到劇烈碰撞下外物侵入電池內部的情況。鋰電池在短路時極易發(fā)生滲漏起火爆炸,因此針刺試驗是動力電池測試中非常有效、苛刻的一種方法,如果在針刺實驗中電池能做到不起火爆炸,那鋰電池可以說具有了相當高的安全性。


前不久召開的 “2021電動汽車百人大會”上,比亞迪董事長王傳福就對汽車動力電池的安全規(guī)范提出了新的建議,他認為應該把動力電池的針刺試驗逐步列入強制性標準,同時把目前熱擴散試驗要求的不短于5分鐘的標準,提升到不短于30分鐘的標準。

顯然,作為電動汽車和電池供應商,比亞迪將安全放在了重要位置。實際上,安全性、續(xù)航里程、充電速度、成本、使用壽命這些都是電動汽車電池廠商亟待解決的問題,且它們之間往往互相制約,例如,要想實現(xiàn)長續(xù)航里程,就無法達到快速充電體驗,而為了追求長續(xù)航里程,就要達到更高電池密度,而一味追求電池密度提升又給安全帶來隱患。

業(yè)內人士對此評論指出:動力電池的終極要求首要是安全性,在此基礎上才能兼顧高能量密度,充電快、成本低、壽命長等其他方面要求。

一直為中國新能源汽車發(fā)展鼓與呼的歐陽明高院士,在電動汽車百人會的發(fā)言中,也講到了電動汽車安全以及電池測試標準加嚴的問題。歐陽明高認為,目前動力電池的熱安全問題還沒有根本解決,應從本征安全、被動安全和主動安全三方面加強安全保障技術。其中被動安全就是在某一個單體電池熱失控以后,通過系統(tǒng)熱管理,即隔熱和散熱的方法,抑制它在電池包內蔓延的速度保持不燃燒狀態(tài)。歐陽明高院士表示,目前國標要求是5分鐘不燃燒,將來會提升到半小時。

顯然,對汽車動力電池安全性的重視正在引發(fā)社會各界的關注。無論是電池廠商還是汽車廠商,都正在通過各種創(chuàng)新技術以期實現(xiàn)更高的安全性。

去年,比亞迪在推出其“刀片電池”時,曾向業(yè)界展示其所做的“針刺實驗”,從比亞迪公布的視頻看,其“刀片電池”被鋼針刺穿后,沒有發(fā)生熱失控現(xiàn)象,溫度始終保持在30-60℃之間,而與之相對應的,三元鋰電池和傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池則在針刺實驗中分別發(fā)生了起火燃燒和升溫冒煙的現(xiàn)象。

據悉,比亞迪的刀片電池是一種采用了創(chuàng)新結構設計的 “超級磷酸鐵鋰電池”,不僅可以提高動力電池包的空間利用率,增加同一單位體積中的能量密度,而且還能保障電池內部的熱擴散性能,從而達到更高安全目的。

“針刺實驗”顯示了比亞迪刀片電池在短路時產熱少、散熱快,也證實了通過創(chuàng)新結構設計,汽車鋰電池是可以達到更高的安全性能的。

寧德時代董事長曾毓群在公開發(fā)言中曾透露,寧德時代已經開發(fā)出不起火只冒煙的三元鋰電池產品,完全滿足國標規(guī)定的電池單體發(fā)生熱失控后,電池5分鐘內不起火的要求。同時,曾毓群認為,為了應對未來5年鋰電產業(yè)市場的井噴期,電池材料體系和系統(tǒng)結構上的創(chuàng)新非常重要,例如,從原子尺度入手,深入理解材料及其界面性質,在材料體系上實現(xiàn)根本突破,包括CTP、CTC等結構創(chuàng)新,通過優(yōu)化系統(tǒng)、提高集成度來實現(xiàn)系統(tǒng)能耗和成本的降低、效率的提高。

最近,廣汽埃安發(fā)布了新型石墨烯超級快充技術,可使純電動汽車充電速度達到8分鐘充滿80%電量,其首款搭載石墨烯電池的量產車最快將于今年發(fā)布。在其宣傳資料中,廣汽埃安表示,該電池可通過最嚴苛的安全測試:電池槍擊實驗。

像針刺實驗一樣,電池槍擊實驗也是一種針對電池安全性的極限測試,雖然國家強制性標準中還沒有將這些方法列入測試范疇,但電池廠商們已經走在前列。

中國是一個人口大國,也將是一個汽車消費大國,根據公安部的最新數據,目前全國汽車保有量2.81億輛,中國已做出承諾“2030年碳排放達峰、2060年碳中和”,可以預見未來數年,燃油車向電動汽車的轉變將加速到來,因此,電動汽車的安全性將涉及千萬人的生命財產安全,可以說,再怎么追求安全也不為過,相信,針對電動汽車動力電池的安全標準也會與時俱進,匹配產業(yè)發(fā)展的新興要求。 

原標題:電池針刺實驗,到底該不該成為強制性國標?
 
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