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汽车|刺中行业痛点 刀片电池针刺测试引发热议


2020年3月底 ， 新能源汽车引领者比亚迪宣布正式推出刀片电池 。 发布现场播放的一段对比三种电池针刺实验的视频显示 ， 刀片电池攻克了电池内部短路引发的热失控 ， 成功征服了针刺穿透测试 。 一石激起千层浪 ， 这一测试直接刺中了动力电池行业的最大痛点 ， 引发行业内外广泛关注和热议 。
动力电池热失控威胁生命安全
【汽车|刺中行业痛点 刀片电池针刺测试引发热议】锂电池的发热和热失控 ， 我们其实并不陌生 ， 从笔记本电脑到智能手机 ， 因为使用不当、设计缺陷等原因而导致过热或爆炸的事例时有发生 。 而电动汽车庞大的电池包覆盖成百上千个电池单体 ， 只要一个单体发生短路引发热失控 ， 整个电池包就有可能被殃及 ， 造成安全事故 。
导致电池单体热失控的原因有很多 ， 比如外力破坏、高温炙烤、生产工艺缺陷等等 。 不同的电池单体由于材料不同、设计不同 ， 在发生短路后 ， 热失控的剧烈程度会不一样 。 一般来说 ， 三元锂电池热量释放剧烈 ， 表现为爆燃或者自燃；铁锂电池热量释放慢 ， 表现为喷烟 ， 或者喷烟后自燃 。
热失控的剧烈程度 ， 与电池自燃的概率正相关 ， 这直接关系到乘坐者的生命安全 。 鉴于新能源车自燃事件频发 ， 新国标也明确增加了电池热扩散实验 ， 要求电池热失控后5分钟内不起火不爆炸 ， 为乘员预留安全逃生时间 。
针刺测试刺中新能源车行业痛点
内部短路是电池热失控的罪魁祸首 。 那么 ， 如何在电池开发时验证内部短路引发热失控的状态？针刺测试看似有些极端 ， 但其实是最直接的试验方法 。
针刺测试 ， 就是在实验室环境下 ， 利用钢针刺穿电池单体（或者模组） ， 强制破坏电池内部结构 ， 造成内部短路 ， 进而引发热失控 。 在GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中 ， 能够在针刺贯穿后1小时内不爆燃、不起火的电池 ， 才算通过针刺测试 。
汽车|刺中行业痛点 刀片电池针刺测试引发热议
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通过针刺测试视频我们可以看到 ， 在同样条件下 ， 三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化 ， 表面温度迅速超过500℃ ， 并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象 ， 电池表面的鸡蛋被炸飞 。 传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火 ， 有烟 ， 表面温度达到200℃~400℃ ， 电池表面的鸡蛋被高温烤焦 。 刀片电池在针刺穿透后无明火、无烟 ， 表面温度在30-60℃区间 。
在众多电池安全测试中 ， 针刺测试是业内公认最难通过的 ， 被称为“电池安全测试领域的珠穆朗玛峰” 。 测试视频让人们亲眼目睹、直观感受到该项测试的震撼 ， 也证明刀片电池无可比拟的安全优势 。
由于针刺测试对三元锂电池过于严苛 ， 特别是近年来三元锂电池追求高镍化 ， 使得热稳定性进一步下降 ， 因此针刺测试每刺一针 ， 都刺在了动力电池行业的痛点之上 。 也因此 ， 自2017年开始 ， 针刺测试不再作为动力电池安全测试的强制标准 ， 而在新国标中 ， 针刺测试干脆被直接拿下 。
多场景 ， 针刺测试和日常用车联系紧密
针刺测试不仅仅是一项滥用测试 ， 它和我们日常用车联系其实非常紧密 。 首先 ， 生产工艺缺陷、电池遭遇过充过放 ， 都有可能导致锂离子电池内部生长出枝晶 ， 枝晶刺穿电池内部的隔膜后 ， 就会导致内短路引发热失控；相邻车辆起火等外部热源的炙烤下 ， 电池内部也有可能发生内短路 ， 导致热失控 。
另外 ， 乘用车动力电池包放在车辆底部 ， 车辆托底、碰撞时电池包受到挤压发生变形 ， 有可能伤及电芯 ， 导致内短路 ， 引发热失控 。 总之 ， 锂离子电池的特性决定 ， 动力电池不可能绝对安全 ， 因此 ， 负责任的电池生产厂商会将开发测试标准尽可能“就高不就低” 。


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