動力電池安全測試與標準化評價

10月7日，由清華大學電池安全實驗室主辦的第三屆國際電池安全研討會在北京召開。中國汽車技術研究中心有限公司試驗研究所副總工程師王芳就動力電池的安全測試與標準化評價進行了探討。

在王芳看來，研究動力電池的安全測試，首先要考量電動汽車到底存在哪些事故形態(tài)，然后去制定相應的測試方法和項目，從而達到提升動力電池產(chǎn)品安全性的目的。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，占比比較高的有充電或過充電然后是機械破壞、自燃等，此外還有內(nèi)短路、熱失控等，最終在電池部位發(fā)生自燃。

具體來看，第一，充電和過充電。目前出現(xiàn)的充電事故多數(shù)在充電的末期或者是充電完畢以后擱置一段時間發(fā)生的，大家要更深層次的思考到底什么樣的原因導致了這樣狀態(tài)事故的發(fā)生。 第二，碰撞。碰撞導致的問題應該歸類為機械，表現(xiàn)的形式除了直接機械碰撞以外，大家更關心的是在電動汽車使用過程當中，動力電池的機械可靠性帶來的次生的機械安全性，即在長期的使用中，可靠性的降低潛在引發(fā)的安全事故。第三，泡水。這也同樣是機械可靠性帶來的安全性的事故。第四，熱擴散的狀態(tài)。

通過事故分析，可以發(fā)現(xiàn)很多事故不外乎有制造的原因、使用的原因和監(jiān)控的原因，很多是多種因素的綜合。首先，原材料本身的一些缺陷和生產(chǎn)制造質量控制水平帶來的問題。第二，系統(tǒng)集成過程當中技術的缺失帶來的安全隱患。第三個，實際使用過程中，第一類是濫用，第二類是正常的老化導致的枝晶生長、結構損傷等等帶來的隱患，積累到一定程度以后爆發(fā)導致了安全事故。

當前，大眾對電動汽車長續(xù)航里程的要求與對快充的一些訴求，一方面帶來技術變革快速的發(fā)展，同樣也帶來一系列的挑戰(zhàn)：首先，能量密度提升帶來的挑戰(zhàn)。通過近些年實驗室測試的結果來看，系統(tǒng)的能量密度從2015年的90瓦時/公斤，到現(xiàn)在的140多瓦時/公斤，其熱特性、熱穩(wěn)定性也發(fā)生了明顯的變化。

第二，材料體系變化的挑戰(zhàn)。要想追求高比能，必然要從磷酸鐵鋰往三元走，這個變化也帶來熱穩(wěn)定性的變化以及熱失控時間的提前和釋氧量的差異。

第三，長續(xù)航里程的挑戰(zhàn)。要在有限的空間里安裝盡量多的電池，而這種情況下，電池就會越做越大。這樣一來，就要把電池的鋁箔和銅箔做薄，而且隔膜也會盡量的做薄，這種情況下對于正極、負極、隔膜、電解液等技術又是很大的挑戰(zhàn)。

第四，全生命周期安全性的挑戰(zhàn)，在調(diào)查的眾多事故當中，有很多事故都是1萬多公里以后發(fā)生的，這就證明了電池性能是一個動態(tài)變化的過程，在全生命周期內(nèi)它的可用、可控和失控的評價是我們面臨的挑戰(zhàn)。在這個前提下，我們對于電池的測試評價技術可能會是一個貫穿全生命周期的評價工程，包括在全生命周期內(nèi)壽命和安全性的衰減，不同的循環(huán)周次下性能表現(xiàn)。

可以說，在整車應用工況下，動力電池應該包含多層次的評價，比如從儲能材料到電池閉環(huán)的構效關系是復雜的構效關系、全生命周期衰減的變化規(guī)律和BMS精準的評價以及PACK可靠性的評價。