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电动汽车三项强制性国标发布 电池热失控需保证5分钟逃生时间
电动大咖 4001浏览 2020-05-15

5月12日,工业和信息化部组织制定的GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》和GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准(下称“三项强制标准”)由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布,将于2021年1月1日起开始实施。

电动汽车三项强制性国标发布 电池热失控需保证5分钟逃生时间


电动汽车安全是消费者关注的焦点,也是新能源汽车产业持续健康发展的根本保障,三项强制标准进一步提高和优化了对电动汽车整车和动力电池产品的安全技术要求。

其中,《电动汽车安全要求》主要规定了电动汽车的电气安全和功能安全要求,增加了电池系统热事件报警信号要求,能够第一时间给驾乘人员安全提醒;强化了整车防水、绝缘电阻及监控要求,以降低车辆在正常使用、涉水等情况下的安全风险;优化了绝缘电阻、电容耦合等试验方法,以提高试验检测精度,保障整车高压电安全。

《电动客车安全要求》针对电动客车载客人数多、电池容量大、驱动功率高等特点,在《电动汽车安全要求》标准基础上,对电动客车电池仓部位碰撞、充电系统、整车防水试验条件及要求等提出了更为严格的安全要求,增加了高压部件阻燃要求和电池系统最小管理单元热失控考核要求,进一步提升电动客车火灾事故风险防范能力。

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《电动汽车用动力蓄电池安全要求》在优化电池单体、模组安全要求的同时,重点强化了电池系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全要求,试验项目涵盖系统热扩散、外部火烧、机械冲击、模拟碰撞、湿热循环、振动泡水、外部短路、过温过充等。特别是标准增加了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。

近年来,随着电动汽车开始走进千家万户,锂离子动力电池正在越来越多的进入到我们日常生活之中,锂离子电池的高能量密度和长循环寿命赋予了电动汽车更长的续航里程和更长的使用寿命。但是作为直接关系到使用者生命财产安全的产品,动力电池的安全性自然也到了更多的关注。

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“未来吸引消费者购买的将不再是动力性排而是安全性。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高指出,里程焦虑推动了电池技术的进步,锂离子动力电池系统的比能量在逐年提升、成本在逐年下降,但与此同时,电池比能量的提升也带来材料热稳定性的下降,增加了电池的安全风险,特别是如何抑制动力电池热失控已经成为业界研究的重点课题之一。

所谓“电池热失控”,简单来说就是当电池短时间内温度快速升高,超出电池的安全使用温度范围之后,引起电池热失控,进而发生电池燃烧等事故,而充电过充、枝晶析锂、枝晶刺破隔膜、过热导致隔膜崩溃等都会诱发内短路。电池的内短路问题并非不能解决,但就要求车辆的电池管理逐步升级为新一代以安全为核心的系统,这也对相关整车制造与电池企业提出了更高的要求。

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欧阳明高表示,随着电动汽车动力电池在安全理念上的升级,今年技术领先的两家企业不约而同地在电池包方面作出了创新,那就是宁德时代的CTP和比亚迪的刀片电池技术。

其中,宁德时代的CTP电池包专利取消了现有技术中的电池箱体,直接将电池模组通过固定件穿过套筒或者利用安装梁直接装在整车内。这样的设计在实现电池包轻量化的同时也提高了电池包在整车的连接强度,优点在于不受标准模组限制,并且能提高体积利用率和系统能量密度,同时散热效果要高于目前小模组电池包。

而比亚迪的“刀片电池”同样采用无模组电池包技术,即将电芯做成又长又薄的“刀片”形状,令磷酸铁锂电池的体积能量密度提升了50%;更重要的是,刀片电池长电芯结构与壳体及保护结构形成刚度较强的结构体,抗变形、耐挤压和穿刺的能力也更强,再加上在高风险安全位点全面使用了耐高温和具有优异绝缘性能的高温陶瓷涂层,使电池组内部发生短路的概率降至极低。

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比亚迪内部人士告诉《电动大咖》,刀片电池在开发的过程中已经充分考虑了三项强制标准的各项要求。在用来模拟电池热失控、较难通过的针刺试验中,比亚迪刀片电池针刺点附近位置仅有较低程度的温升变化,未发生剧烈反映,基本杜绝了出现燃爆的可能,即使在极端情况下也仅有冒烟现象。这也意味着比亚迪刀片电池能够更好地通过《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中增加的电池系统热扩散试验,为乘员预留安全逃生时间。

正如中国科学院院士欧阳明高所说,目前电动汽车动力电池的发展方向主要有3个方面,包括电池材料和电化学体系的创新;智能制造、智能回收等智慧电池的发展;电池设计和产品工程方面的创新方向。而“刀片电池”主要体现在“电池设计和产品工程方面的创新”。

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毫无疑问,三项强制标准是我国电动汽车领域首批强制性国家标准,对提升新能源汽车安全水平、保障产业健康持续发展具有重要意义。值得一提的是,业界人士普遍认为,CTP电池和刀片电池还不是完全没有模组,而是使用了大模组的形式,但这还是意味着无模组电池进入了变革与发展的加速阶段,相信会有更电池企业跟进并带来更进一步的创新,为广大消费者带来价格更实惠、更安全的新能源汽车。

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