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1 # 全球汽車阿飛說
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2 # 關於汽車那些事兒
鋰電池最常見危險性事故就是爆炸起火,這對使用者的財產和生命威脅巨大,所以如何確保鋰電池的安全是生產者和監管者需要考慮的事情中的重中之重。
國際範圍內,對動力電池標準的安全性測試專案分為機械安全性、環境安全性和電氣安全性3類。具體的試驗內容主要包括:
機械安全性測試:振動、衝擊、跌落、針刺等;
環境安全性測試:熱衝擊、熱穩定性、起火等;
電氣安全性測試:短路、過充電、過放電等。
其中,最嚴苟的試驗專案莫過於針刺測試。針刺測試是模擬鋰離子電池內短路最為有效、也是應用最為廣泛的方法,但同時也是驗證動力電池安全性最苟刻的,也是最難的手段和方法。
針刺測試透過鋼針從電池外部進行穿刺,用以模擬電池內部多餘物引起的正負極短路。鋼針刺穿正負極之間的隔膜,導致正負極之間發生短路,巨大的電流密度導致短路點的溫度升高,最多會有70%的能量在一分鐘內釋放,最高可超過900℃,高溫會導致隔膜熔化,引起短路點的快速擴大。
針刺觸發內短路原理示意圖
同時短路造成的高溫還會引起正負極材料的分解和電解液的燃燒,分解反應和電解液燃燒反應產生的熱量則會進一步引發連鎖反應,導致鋰離子電池熱失控。
鋰離子電池在熱失控中還會產生大量的CO2、CO、H2、C2H4等氣體,短時間內在鋰離子電池內部產生巨大的壓力,引爆鋰離子電池的排氣閥。
因此,針刺測試是一道很多電池難以甚至無法逾越的技術屏障。
儘管新國標取消了對動力電池針刺實驗的強制要求,但是一些負責任的主機廠,例如大眾、通用、比亞迪等依然將針刺列為強制執行專案,堅持“安全重於一切”的理念。
比如,比亞迪不久前公開的其新一代磷酸鐵鋰電池——刀片電池的針刺測試。該針刺測試共針刺了三元鋰電池、磷酸鐵鋰塊狀電池和刀片電池三種電池,結果顯示只有刀片電池通過了測試,而主流的三元鋰電池反而燃燒得最猛,可見針刺測試並不容易透過。
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3 # 科技峰峰談
很難,畢竟針刺測試是目前車用動力電池安全性試驗中最為嚴苛的一種。換句話說那就是,當自身能力不足時,就很容易在這場試驗中翻車。而刀片電池卻做到了,可見刀片電池的技術是有多先進。
對電池進行針刺測試,其實主要的就是測試鋰離子電池內部短路的承受能力,除此之外,對電池的基本性質也能有個大概的瞭解,可這場測試除了難度大之外卻也是十分危險的。
首先,鋰電池本來就具有能量密度高、內阻小、允許透過電流大的特徵,也就是說,它自身就已經很危險了。為此,當我們再次對它進行內部短路試驗時,它便會因為受到了外力衝擊或者混入了導電式異物而發生嚴重的炸裂現象,從比亞迪對幾款電池進行的試驗影片中電池上的雞蛋狀態就可以知道。
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4 # 飛刀愛科技
在回答這個問題之前,大家需要知道的一點是,市面上主流的三元鋰電池基本上是無法透過針刺測試的,因此在2018年國家標準中就沒有把針刺測試作為強制標準來執行。
此外,針刺測試在電池安全測試中地位,就像是古時帝皇的貼身侍衛一般,是其最重要的一道防線。針刺測試是業內三百餘項針對鋰電池的安全試驗中最難透過和最為嚴苛的安全測試。能夠透過針刺測試,就說明這塊電池的安全效能堪稱業內之最。
針刺測試的原理其實也很簡單,就是把鋼針插入到電池中,電池出現正負極短路現象鋼針也就成為了短路的通路,這樣模擬出在真實生活裡的電池發生短路後可能出現冒煙、漏液、甚至於是起火爆炸等情況,可以觀察出電池在極端條件下的安全效能。
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5 # 科技Alex
針刺測試號稱是電池測試領域的珠穆朗瑪峰,難度可想而知了。這一測試要求將鋼針將動力電池電芯刺穿,造成電芯內部的大面積短路,來測試其安全性,因此這個測試是模擬最為極端的環境下,電池會遭遇的考驗,目前為止沒有電池廠家敢於做這一測試內容,或者說是敢於公佈這一項測試內容。
不過近期,比亞迪官方賬號公佈了一組關於”刀片電池”的針刺測試,。將現在新能源汽車行業內使用最多的三元鋰電池和傳統塊狀磷酸鐵鋰電池以及最新發布的比亞迪“刀片電池”將這三款電池放在同等測試環境下,表面打上一個雞蛋,來感應溫度的變化。
三元鋰電池在針刺的那一瞬間,溫度劇烈變化,瞬間超過500℃,併發生劇烈爆炸雞蛋被炸飛;傳統塊狀磷酸鐵鋰電池,比三元鋰電池要穩定些,在針刺刺穿後,電池冒煙,無名火,電池表面溫度達到200℃~400℃,雞蛋被烤焦;而比亞迪“刀片電池”面對針刺刺穿穿透的情況下,電池表面溫度為30℃-60℃左右,表面無明火,無煙,雞蛋沒有絲毫變化;
比亞迪官方釋出的這個影片足以告訴我們針刺測試,到底有多嚴苛!
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6 # 科技老胡
要想知道這個試驗難不難,我們得先知道,要想完成這個針刺測試具體應該怎麼操作。
首先,我們需要把電池充滿,再用直徑為5—8mm的耐高溫鋼針,以(25±5)mm/s的速度,從垂直於電池極板的方向貫穿,貫穿位置宜靠近所刺面的幾何中心,當整個過程結束後便只要把鋼針停留在電池中觀察一小時,只要這一小時內不起火不爆炸,那就代表此次試驗完美透過。
所以,當電池沒能經受住熱失控的時,它的安全係數便會降低,也就意味著,它爆發的能量巨大,也就越危險。所以,你覺得難不難。
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7 # 言科技
關於這個問題,首先要明確的一點就是,在鋰電池誕生後,針刺測試就成為了測試電池安全效能的重要手段。測試原理,便是透過將鋼針刺入電池內部,使得其正負極短路來模擬真實場景中的電池短路情況,便於觀察電池在極端情況的安全效能。
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8 # 銀桑老師談科技
這一測試要求用鋼針將動力電池電芯刺穿,造成電芯內部的大面積短路,這對很多電池而言都是難以承受住的,畢竟這項測試是對電池安全檢測最為嚴苛的一種。三元鋰電池與市面上的電池相比,活性很高,這也就促使它會因為特殊的材料而使自身達到分解溫度時還會釋放氧氣,從而加速高溫作用下的連鎖熱失控。可以說,它自身所具備的優勢已經讓它能夠在遭遇特殊情況時就降低失控的風險,可是在參與針刺測試時,它也依舊難以逃離劇烈燃燒的後果。由此可見,勇於參與電池針刺測試的電池都是勇者,但是能否成功經受住考驗這還是需要一定的技術含量的。
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9 # 科技爆發
其實,從鋰電池誕生之後,就有了高達300多項的安全試驗。而在如此多的安全試驗中,針刺測試仍然是業內公認最為嚴格和最難以完成的安全測試,在新能源汽車的安全保障上有著不可忽視的作用,像主流的三元鋰電池就難以完成針刺測試。
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10 # 科技天天談
這麼說吧!針刺測試是行業內公認的300多種電池測試中最為嚴苛的一種測試手段。主要是用來測試電池安全效能的。因為太過於嚴苛,該項測試並非是國家強制性標準。市面上大量投入的幾款常用新能源電池、像三元鋰電池和傳統塊狀磷酸鐵鋰電池都是沒有透過該項測試的……
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針刺測試,被叫是電池安全測試領域的珠穆朗瑪峰。時至今日,在電池領域多達300多項的測試方法中,公認最難的仍是針刺測試。
電池的安全性與電池本身的材料特性、使用的技術、工藝及品控水平等息息相關,而只要其中任何一方面做得不夠好,就通不過針刺測試。
針刺測試難是難在,電池被針刺時,瞬時電流過大,歐姆阻抗等因素使得鋰離子電池內部段時間內產生大量的熱量,受到鋰離子電池結構的限制,這些熱量無法快速擴散到電池外部,導致鋰離子電池溫度過高,從而引發活性物質和電解液的分解燃燒,導致熱失控。
因此,如果電池的電極材料結構不穩定,活性過高,熱穩定性差;或者電池結構在導熱散熱方面做得不夠好;又或者電池pack的強度和剛度不足。都會導致針刺內短時發生熱失控,若此狀況發生在車上,大機率會自燃。
只有方方面面都考慮周全,沒有明顯短板的電池才能透過針刺測試,比如近日比亞迪推出的刀片電池。
電極材料方面,刀片電池採用了熱穩定性高的磷酸鐵鋰;結構方面,利用疊片工藝實現“直列式排布結構+特殊的極耳結構+隔煙通道“的設計,增強導熱散熱能力,電池包內電芯排布整齊、均勻,溫度一致性較好,無熱堆積,打造“難以著火的電池”;電池pack方面,電芯與電池包一體化設計,側碰強度大幅度提升,再疊加蜂窩結構,剛度好,模態高。
另外,在這次針刺測試中,其他兩種電池沒能透過針刺測試的原因是因為各有短板。三元鋰電池的三元電極材料熱穩定性過低,在高溫下三元材料會發生分解釋放O2,引起電解液和負極的燃燒,釋放大量的熱量,從而引起鋰離子電池發生劇烈的熱失控;而磷酸鐵鋰塊狀電池則是因為在結構上做得不夠好,導熱散熱能力和整體的剛強度不足,從而導致內短時溫度過高。