锂离子电池安全性测试分析
2018-11-14田崔钧徐春常王子冬
田崔钧,田 君,陈 芬,佟 蕾,高 申,徐春常,王子冬
(中国北方车辆研究所, 北京 100072)
随着能源科技的不断进步,电动汽车的使用成为一种解决环境问题的可行方案[1-3]。相比于其他类型的蓄电池,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、使用维护方便等优势,成为目前电动汽车用动力电池的首选。然而,锂离子电池潜在的事故危险会危害人民群众的生命财产安全,打击消费者接受电动汽车的信心。锂离子电池在正常使用条件下一般是安全的,但在生产过程中出现个别瑕疵的情况下,以及在使用中误用或者滥用条件下(如高温、短路、过充放、振动、挤压和撞击等),电池内部会发生热反应产生大量的热,若不能及时扩散将引发热失控,从而可能造成电池的起火、爆炸[4]。2018年1—7月,国内外由于锂离子电池引起的电动汽车安全事故已有多起。
为评估锂离子电池的安全性,国内外学界提出了多个安全性测试标准,如ISO 12405—3、IEC 62133、UL 1642、UN 38.3等。本文结合国内现行的电动汽车用动力蓄电池标准GB/T 31485—2015[5]和电池包标准GB/T 31467.3—2015[6],对几种易发生电池热失控的情况进行分析和讨论。
1 GB/T 31485—2015标准中安全试验
GB/T 31485—2015标准针对的是电动汽车用动力蓄电池单体和模块的安全测试要求及试验方法,共有10项安全试验,测试项目如表1所示。在进行安全性测试过程中,锂离子电池发生起火、爆炸的比例约为30%,主要集中在针刺、过充电、挤压和短路几项试验中。

表1 单体、模块安全测试项目
1.1 针刺试验
单体针刺试验使用φ5 mm~φ8 mm的耐高温钢针(针尖的圆锥角度为45°~60°,针的表面光洁,无锈蚀、氧化层及油污),以(25±5)mm/s的速度,从垂直于蓄电池极板的方向贯穿,贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心,钢针停留在蓄电池中,观察1 h。……
