鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3614次 | 2021年05月11日
新國(guó)標(biāo)修改了關(guān)于電池安全的規(guī)定
電車匯消息:關(guān)于電池安全,在最新公布的GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)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(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5min,應(yīng)供應(yīng)一個(gè)熱事件報(bào)警信號(hào)(服務(wù)于整車熱事件報(bào)警提醒乘員疏散)。假如熱擴(kuò)散不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)致車輛乘員危險(xiǎn)的情況,則認(rèn)為該要求得到滿足。
也就是說在新國(guó)標(biāo)中承認(rèn)單體電池會(huì)發(fā)生熱失控這一事件在一定條件下是必然會(huì)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(kuò)散要可控,只是現(xiàn)階段把熱擴(kuò)散可控的時(shí)間限定在了5分鐘這個(gè)范圍內(nèi)而已。
三次知名針刺試驗(yàn)
雖然新國(guó)標(biāo)中已經(jīng)刪除了針刺試驗(yàn)的要求,但是關(guān)于電動(dòng)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(yàn)。從去年至今,有三次比較知名的電池針刺試驗(yàn)。
第一次是在2020年三月底,比亞迪公布刀片電池之時(shí)對(duì)電池公開做了一次針刺試驗(yàn)。針刺試驗(yàn)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(shí)觀察、記錄電池表面溫度以及是否起火、爆炸。從視頻來(lái)看,測(cè)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(dá)239攝氏度,刀片電池的電壓和表面溫度都非常穩(wěn)定。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-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(shí)代在社交平臺(tái)上公布自家電池針刺試驗(yàn)視頻,配文稱:“是什么阻礙寧德時(shí)代做針刺測(cè)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(shí)代用鋼針嘗試穿刺寧德時(shí)代的三元鋰離子電池包,鋼針并沒能穿透電池,而是被保護(hù)電池的鋼板折斷了。隨后寧德時(shí)代再次公布了一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(cè)試的清晰度及攝像頭視角都無(wú)法看清全貌,試驗(yàn)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(shí)委托中汽中心對(duì)該電池進(jìn)行的針刺試驗(yàn)。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(yàn)結(jié)果顯示,在熱事故信號(hào)發(fā)出5分鐘后,電池出現(xiàn)短暫冒煙,無(wú)起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時(shí)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(yàn),三元鋰離子電池安全性取得了歷史性的突破。
新國(guó)標(biāo)的要求更嚴(yán)苛
雖然公司選用了這種測(cè)試方法,但實(shí)際上最新的國(guó)標(biāo)并未強(qiáng)制要求做針刺試驗(yàn)。新國(guó)標(biāo)中的要求是讓電池單體發(fā)生熱失控,進(jìn)而判斷熱擴(kuò)散是否會(huì)導(dǎo)致乘員危險(xiǎn)。觸發(fā)電池單體熱失控的方法由公司自主選擇,國(guó)標(biāo)中只是推薦了針刺和加熱兩種方法,并且強(qiáng)調(diào)若采用的是推薦的方法測(cè)試后未發(fā)生熱失控,必須證明兩種方法均不會(huì)發(fā)生熱失控。
關(guān)于單個(gè)鋰離子電池而言,在一定條件下,必然會(huì)發(fā)生熱失控,但是電池單體發(fā)生熱失控并不會(huì)發(fā)生很大安全事故,所有的安全事故都是在單個(gè)電池發(fā)生熱失控之后出現(xiàn)熱擴(kuò)散,從而引發(fā)車輛起火甚至爆炸。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
由于出現(xiàn)熱擴(kuò)散就必然危機(jī)車輛乘員的安全,假如按照現(xiàn)在的國(guó)標(biāo)來(lái)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(kuò)散。對(duì)此某行業(yè)專家對(duì)電車匯表示,現(xiàn)在的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)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(jìn)步,相關(guān)要求必然也會(huì)提高。雖然目前還無(wú)法預(yù)測(cè)未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn),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(biāo)也可以看出一二。有關(guān)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng),技術(shù)路線圖是這樣規(guī)定的:
動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)重點(diǎn)在系統(tǒng)成組、熱管理、熱失控/熱擴(kuò)散防護(hù)、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(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)、電氣等成組設(shè)計(jì);利用仿真技術(shù),對(duì)蓄電池模組及系統(tǒng)中的靜力、動(dòng)力強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAE)分析,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進(jìn)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(shí)現(xiàn)基于流場(chǎng)——溫度場(chǎng)耦合的熱管理系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)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(kuò)散防護(hù)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?zé)崾Э氐氖г颉C(jī)理和模式,基于實(shí)驗(yàn)和仿真模擬,優(yōu)化模塊和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析蓄電池?zé)崾Э卦诓煌瑫r(shí)間及空間尺度上的特點(diǎn)表現(xiàn),實(shí)現(xiàn)蓄電池?zé)崾Э氐目焖賵?bào)警和擴(kuò)散抑制,熱失控在線/離線等形式的預(yù)測(cè)、熱擴(kuò)散的防護(hù)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(diǎn)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(tái)開發(fā),功能信息安全技術(shù)研究,云計(jì)算技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)和軟件升級(jí)優(yōu)化策略算法的研究等。
蓄電池技術(shù)路線圖
最終要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是2025年報(bào)警響應(yīng)時(shí)間要在5秒鐘之內(nèi),電池單體發(fā)生熱失控引發(fā)熱擴(kuò)散的時(shí)間不能少于90分鐘;2030年報(bào)電池單體發(fā)生熱失控不引發(fā)熱擴(kuò)散,且報(bào)警響應(yīng)時(shí)間要在3秒鐘之內(nèi),2035年報(bào)警響應(yīng)時(shí)間要在1秒鐘之內(nèi)。