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新國標修改了有關(guān)電池安全的規(guī)定

鉅大LARGE  |  點擊量:354次  |  2023年08月26日  

電車匯消息:關(guān)于電池安全,在最新公布的GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中是這樣規(guī)定的:電池包或系統(tǒng)在由于單個電池熱失控引起熱擴散、進而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險之前5min,應(yīng)供應(yīng)一個熱事件報警信號(服務(wù)于整車熱事件報警提醒乘員疏散)。假如熱擴散不會出現(xiàn)導(dǎo)致車輛乘員危險的情況,則認為該要求得到滿足。


也就是說在新國標中承認單體電池會發(fā)生熱失控這一事件在一定條件下是必然會發(fā)生的,但要求是電池單體熱失控引發(fā)的電池系統(tǒng)熱擴散要可控,只是現(xiàn)階段把熱擴散可控的時間限定在了5分鐘這個范圍內(nèi)而已。


三次知名針刺試驗


雖然新國標中已經(jīng)刪除了針刺試驗的要求,但是關(guān)于電動汽車的電池而言,最大的安全事故就是發(fā)生起火、爆炸,一眾公司為證明自家的電池最安全,都是做針刺試驗。從去年至今,有三次比較知名的電池針刺試驗。


第一次是在2020年三月底,比亞迪公布刀片電池之時對電池公開做了一次針刺試驗。針刺試驗的具體過程是,用直徑為5mm的鋼針,以垂直角度貫穿充滿電的三元鋰離子電池、普通磷酸鐵鋰離子電池、比亞迪刀片電池,同時觀察、記錄電池表面溫度以及是否起火、爆炸。從視頻來看,測試的結(jié)果很明顯,鋼針刺入后,三元鋰離子電池殼體迅速膨脹,然后瞬間起火爆炸,普通磷酸鐵鋰離子電池雖然沒有起火爆炸,但仍然出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象,電池外殼溫度也一度高達239攝氏度,刀片電池的電壓和表面溫度都非常穩(wěn)定。

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充電溫度:0~45℃
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-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

第二次是在2020年五月份,寧德時代在社交平臺上公布自家電池針刺試驗視頻,配文稱:“是什么阻礙寧德時代做針刺測試?是技術(shù)?是體質(zhì)?是巨頭的面子?不,是鋼針!”視頻顯示:寧德時代用鋼針嘗試穿刺寧德時代的三元鋰離子電池包,鋼針并沒能穿透電池,而是被保護電池的鋼板折斷了。隨后寧德時代再次公布了一個鋼針刺穿三元電池的視頻,展示了自家5系、8系兩款三元電芯的針刺實驗過程,且均完成針刺后未發(fā)生起火、爆炸。不過此次視頻中針刺測試的清晰度及攝像頭視角都無法看清全貌,試驗結(jié)果存疑。


最新的一次就是在今年三月十日晚上,廣汽埃安在公布彈匣電池技術(shù)之時委托中汽中心對該電池進行的針刺試驗。用直徑為8mm的鋼針,以垂直角度貫穿充滿電的三元鋰離子電池(彈匣電池),試驗結(jié)果顯示,在熱事故信號發(fā)出5分鐘后,電池出現(xiàn)短暫冒煙,無起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時后,電壓降至0V,溫度恢復(fù)至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控,沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包,觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。廣汽埃安宣稱這是行業(yè)首次通過三元鋰離子電池整包針刺不起火的試驗,三元鋰離子電池安全性取得了歷史性的突破。


新國標的要求更嚴苛


雖然公司選用了這種測試方法,但實際上最新的國標并未強制要求做針刺試驗。新國標中的要求是讓電池單體發(fā)生熱失控,進而判斷熱擴散是否會導(dǎo)致乘員危險。觸發(fā)電池單體熱失控的方法由公司自主選擇,國標中只是推薦了針刺和加熱兩種方法,并且強調(diào)若采用的是推薦的方法測試后未發(fā)生熱失控,必須證明兩種方法均不會發(fā)生熱失控。


關(guān)于單個鋰離子電池而言,在一定條件下,必然會發(fā)生熱失控,但是電池單體發(fā)生熱失控并不會發(fā)生很大安全事故,所有的安全事故都是在單個電池發(fā)生熱失控之后出現(xiàn)熱擴散,從而引發(fā)車輛起火甚至爆炸。

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應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

由于出現(xiàn)熱擴散就必然危機車輛乘員的安全,假如按照現(xiàn)在的國標來理解,要求是電池單體出現(xiàn)熱失控后的5分鐘之內(nèi)不能出現(xiàn)熱擴散。對此某行業(yè)專家對電車匯表示,現(xiàn)在的國家標準其實要求非常低,但這是在充分考慮到現(xiàn)有整體技術(shù)水平的條件下制定的,不同公司的技術(shù)水平肯定不相同。


隨著技術(shù)的進步,相關(guān)要求必然也會提高。雖然目前還無法預(yù)測未來的標準,但從《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》中提出的目標也可以看出一二。有關(guān)動力蓄電池系統(tǒng),技術(shù)路線圖是這樣規(guī)定的:


動力蓄電池系統(tǒng)重點在系統(tǒng)成組、熱管理、熱失控/熱擴散防護、蓄電池管理系統(tǒng)等方面開展技術(shù)攻關(guān)。


1、在系統(tǒng)成組技術(shù)方面,利用三維設(shè)計軟件進行結(jié)構(gòu)、電氣等成組設(shè)計;利用仿真技術(shù),對蓄電池模組及系統(tǒng)中的靜力、動力強度進行計算機輔助設(shè)計(CAE)分析,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進行電氣仿真,優(yōu)化電氣結(jié)構(gòu);開展輕量化等新材料應(yīng)用。


2、在熱管理技術(shù)方面,利用CAE等仿真技術(shù),實現(xiàn)基于流場——溫度場耦合的熱管理系統(tǒng)方法設(shè)計及優(yōu)化控制,降低系統(tǒng)內(nèi)溫差,提升熱管理效率。


3、在熱失控/熱擴散防護技術(shù)方面,基于力、熱、電、化等多學(xué)科交叉研究,分析單體蓄電池熱失控的失效原因、機理和模式,基于實驗和仿真模擬,優(yōu)化模塊和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,分析蓄電池熱失控在不同時間及空間尺度上的特點表現(xiàn),實現(xiàn)蓄電池熱失控的快速報警和擴散抑制,熱失控在線/離線等形式的預(yù)測、熱擴散的防護和控制以及關(guān)于蓄電池系統(tǒng)起火的應(yīng)急消防處理技術(shù)等。


4、在蓄電池管理系統(tǒng)技術(shù)方面,重點開展高精度狀態(tài)估算的算法研究,包括荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)和功率狀態(tài)(SOP),軟件架構(gòu)及平臺開發(fā),功能信息安全技術(shù)研究,云計算技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)和軟件升級優(yōu)化策略算法的研究等。


蓄電池技術(shù)路線圖


最終要實現(xiàn)的目標是2025年報警響應(yīng)時間要在5秒鐘之內(nèi),電池單體發(fā)生熱失控引發(fā)熱擴散的時間不能少于90分鐘;2030年報電池單體發(fā)生熱失控不引發(fā)熱擴散,且報警響應(yīng)時間要在3秒鐘之內(nèi),2035年報警響應(yīng)時間要在1秒鐘之內(nèi)。


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