不是厂长是什么
24-12-31 06:19 微博认证:科学科普博主 微博原创视频博主

新国标下,穿刺成为笑话?哼,笑话!

工信部发布了GB 38031 《电动汽车用动力蓄电池安全要求(《征求意见稿》)》,最新的国标并未强制要求做针刺试验。新国标中的要求是让电池单体发生热失控,进而判断热扩散是否会导致乘员危险。触发电池单体热失控的方法由企业自主选择,国标中只是推荐了针刺和加热两种方法,并且强调若采用的是推荐的方法测试后未发生热失控,必须证明两种方法均不会发生热失控。

对于单个电芯而言,发生热失控,可能并不会发生很大安全事故,但单电芯发生热失控之后出现热扩散,会引发车辆起火甚至爆炸,危机车辆乘员的安全,如果按照现在的国标来理解,要求是电池单体出现热失控后的5分钟之内不能出现热扩散。对此厂长表示,现在的国标其实要求非常低,但这是在充分考虑到现有整体技术水平的条件下制定的,不同企业的技术水平肯定不一样。因为三元电芯无法避免热失控啊!

最早,穿刺是由比亚迪的磷酸铁锂刀片电池带火的,普通消费者肉眼直观的感受到新能源的安全性, 但是,出于BYD标志的原因,穿刺一直被专家组污蔑为无用指标,虽然后续很多厂家也在用穿刺验证电芯的安全性,但还是无法堵住微博工程师专家组的嘴。

针对穿刺,美国有USABC,SAE等体系,欧洲有IEC 62660-2/-3/-4,其测试的具体操作方式,感兴趣的可以自行搜索。

那么国内标准,在GB/T 31485-2015中,要求室温满电,用直径为5~8mm的钢针,以25±5mm/s的速度沿垂直于极片的面完全插入到电芯中,观察一小时,要求不起火不爆炸。

因为2015年前国内动力电池主要是以磷酸铁锂为主的,电池安全性好,所以各家企业制定标准时完全参照了磷酸铁锂的安全水平。由于这项测试过于严苛,导致后来的三元电池几乎很难通过针刺,所以在2017年1月17日工信部发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》中,针刺测试被列为“暂不执行”。后面在GB 38031-2020中干脆就删除了针刺的要求。

因为当时制定GB 38031-2020时,特斯拉宁德等等均无法通过穿刺,它们说:电池系统防护做的好,针穿刺不到电芯,所以不需要在电芯上面话费成本。后来,我估计,因为为了照顾或者引入特斯拉,加上各方利益集团游说的结果, 因此放宽了穿刺,挤压,过冲等等要求。

所以后来自从取消了穿刺实验,某德的三元单体电芯的容量飞速提升,那么对于高容量,低内阻的电芯,想都别想,根本无法通过穿刺的,必须要放宽标准才能准入。所以说,如果不是国标放宽标准,所谓的第一大厂,呵呵呵。

自此以后,新能源车行业对于整车安全的认识被迫由单体安全转向系统安全,也就是说单体针刺是否通过已不重要,关键要看单体热失控后是否可以及时控制蔓延,单体热失控和系统热扩散的概念就这样被区分开来。

车企和电芯厂正是基于热扩散实验,将隔热用的气凝胶和云母片等材料大规模的用于电池系统之中,相关电芯厂家也就将研发精力逐渐放在结构上了。那么在电芯技术上,就慢慢被后来的诸多厂家所超越(参考天下第一)。虽然这样的设计虽然让新能源车销量呈爆发式增长,但社会上的起火事件还是在一直发生。

针刺试验的设计初衷是为了模拟电芯的内短路,如果真要从飞马上面分析,外短路只有部分热量在电芯内部,且很容易在极耳处熔断,其严重程度只有6,但是内短路造成的失效更为严重,因为热量全部累计在电芯内部,其严重程度达到8。

内部短路发生时,巨大的热量使SEI膜分解,负极活性物质失去保护,其嵌入的锂离子会与电解液接触继续放热,紧接着,隔膜收缩,熔断,正负极的活性物质接触短路产生更多的热量,使隔膜彻底崩塌,导致附近的正极材料颗粒分解释氧,然后扩散开来,同时伴随着电解液、粘结剂、外壳包装的反应,温升速率急剧上升,进入热失控状态。三元类电芯就会伴随着喷射,电池自我打火,出现燃烧。

所以防范的核心主要是两点:一是提高正极材料本身的热稳定性,二是可跟本身热稳定性好的材料复合使用,来阻止热蔓延。

因此,三元厂家普遍采用但不局限于以下方式:比如,将材料单晶化,降低反应的比表面积;或者对隔膜材料和隔膜涂层的改进;或者在正极表面上涂抹包覆磷酸铁锂纳米粒子形成双层正极结构,磷酸铁锂层作为三元层的保护层,将极大改善锂离子电池的安全性。因为磷酸铁锂的较高热稳定性,降低正极和电解液之间反应产生的热量避免隔膜收缩,使电池具有更好的安全性。

其实在电解液方面也可以优化,但是我不懂电解液,毕竟民科,因此就不说了,什么有机胺什么的,含硼类化合盐,磷酸酯,羧酸酯等等我都不知道。

又到了喜闻乐见的题外话环节。

2024年11月1日正式实施的《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》强制性国家标准。

其《技术规范》从单体电池和电池组两个层面规定了适用于《电动自行车安全技术规范》(GB 17761)的电动自行车用锂电池的安全要求和试验方法。其中单体电池方面主要考虑了过充电、过放电、外部短路、热滥用、针刺、标志6项安全要求;电池组主要考虑了电气安全、机械安全、环境安全、热扩散、互认协同充电、数据采集、标志等7个方面22项安全要求。

《技术规范》针对单体电池规定了严格的过充电(1.5倍)、针刺等测试,高镍体系三元锂电池很难通过上述测试,今后将难以应用在电动自行车领域。

题外话的题外话,不要再扯单个安全,集成在一起就不安全的蠢话了。要不要自己看看那是什么话。

发布于 上海