【干货】动力电池的安全测试图文解读

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动力电池的安全性是新能源汽车发展中备受关注的热点,图1是TUV的关于动力电池安全方面测试项目,大致分为安全测试(Safety Testing)和滥用测试(Abuse Testing)。其中挤压(crush)测试和针刺(nail penetration)测试属于滥用测试。这两项测试对电池的破坏性很大。挤压是直接对电池施加外部机械力,迫使电池发生形变,从而造成电池内部各部分的机械变形,产生外部\内部结构组织破坏(例如隔膜断裂、刺穿),产生内部短路,促发可能的热失控。针刺是外部金属异物直接刺入电池内部,刺穿电池内部组分,同样造成内部短路,促发可能的热失控。这里通过一些例子来看一下这两个测试。

【干货】动力电池的安全测试图文解读

图1 电池安全和滥用测试项目

先看一下LFP/C电池的测试。LFP材料的热稳定性相对较高,在滥用测试中有助于抑制或延缓热时空的发生。这里是ELIIY Power的50Ah(106Wh/kg)电池的一个案例,由TUV做的针刺测试。针刺刺入的位置在电池表面的中心。从钢针刺入的整个过程来看,该电池没有观察到任何异常现象,显示出较高的安全性(图2a-2c)。

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图2 LFP 50Ah电池的针刺测试

关于针刺试验,EC Power利用仿真技术研究了钢针的粗细对NCM电池(5Ah,120Wh/kg)针刺测试结果的影响。有一组数据可供参考:20mm的钢针,针刺位置温度达到150摄氏度需要150秒;10mm钢针,针刺位置温度达到150摄氏度需要75秒;5mm钢针,针刺位置温度达到150摄氏度仅仅需要2秒(图3)。说明采用较细的钢针,在针刺位置的局部温升相对更快,更加容易造成电池热失控。

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图3 钢针粗细对针刺结果的影响

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