動(dòng)力鋰電池安全防范最重要是哪三點(diǎn)？

此次的強(qiáng)標(biāo)設(shè)定，可以解讀為，安全管理機(jī)構(gòu)對(duì)于未來高能量密度潛在熱失控中秒爆問題的控制態(tài)度。

一石激起千層浪。

5月12日，工信部制定的三項(xiàng)電動(dòng)汽車強(qiáng)標(biāo)由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布，將于2021年1月1日起開始實(shí)施。

三項(xiàng)強(qiáng)標(biāo)分別為GB 18384-2020《電動(dòng)汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動(dòng)客車安全要求》和GB 38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》。

這三項(xiàng)強(qiáng)標(biāo)中，《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》是國內(nèi)電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池領(lǐng)域的第一項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，其在優(yōu)化電池單體、模組安全要求的同時(shí)，重點(diǎn)強(qiáng)化了電池系統(tǒng)熱安全、機(jī)械安全、電氣安全以及功能安全要求。

高工鋰電注意到，標(biāo)準(zhǔn)中一項(xiàng)新增試驗(yàn)引發(fā)外界關(guān)注，這項(xiàng)強(qiáng)標(biāo)中增加了電池系統(tǒng)熱擴(kuò)散試驗(yàn)，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間。

對(duì)此，有自媒體直接發(fā)出 “該標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⑿辛巳獎(jiǎng)恿﹄姵氐乃佬獭钡恼撜{(diào)，并給出依據(jù)：從公開案例的視頻看，配套三元鋰電池的電動(dòng)汽車，從熱失控到起火、爆炸，根本撐不了5分鐘，特斯拉，甚至只有 5秒。

一時(shí)間，這種論調(diào)引發(fā)了絕大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士的否定，認(rèn)為解讀明顯不負(fù)責(zé)任，依據(jù)案例也明顯混淆標(biāo)準(zhǔn)的界定。

對(duì)此，高工鋰電調(diào)研了包括該標(biāo)準(zhǔn)的參與制定者、主流車企和電池企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人，得出的結(jié)論是：

從熱失控“警報(bào)信號(hào)”發(fā)出開始計(jì)算，現(xiàn)有主流的三元電池都能遠(yuǎn)超5分鐘的標(biāo)準(zhǔn)。以目前的電芯、模組、BMS、PACK等多層級(jí)的防護(hù)，從熱失控到發(fā)出預(yù)警，再到最終起火，預(yù)留的時(shí)間完全充足。

參與該標(biāo)準(zhǔn)制定的中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長王子冬向高工鋰電介紹，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的初衷是構(gòu)筑安全底線，對(duì)于消費(fèi)者生命安全考慮，本來制定的時(shí)候是要30分鐘的，后來做了調(diào)整，5分鐘已經(jīng)是最為基礎(chǔ)的底線要求了。不管是什么體系的電池，從安全的角度出發(fā)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)必須要達(dá)到。

對(duì)于5分鐘時(shí)間的界定，標(biāo)準(zhǔn)里給出了具體的試驗(yàn)項(xiàng)目闡釋：電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)5分鐘內(nèi)應(yīng)不起火不爆炸且不得導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)。同時(shí)，應(yīng)提供一個(gè)熱時(shí)間警報(bào)信號(hào)，為乘員預(yù)留安全逃生時(shí)間。

目前三元電池能否達(dá)到5分鐘的標(biāo)準(zhǔn)，王子冬稱，從單體熱失控算起的到最后起火，5分鐘時(shí)間應(yīng)該難度不大，至于自媒體提及視頻案例，那是從冒煙到最終起火的時(shí)間，并不是從熱失控開始到起火的時(shí)間，因此存在嚴(yán)重誤導(dǎo)。

中汽中心檢測認(rèn)證事業(yè)部副總工程師王芳則在朋友圈直接回復(fù)稱：“（上述自媒體）認(rèn)識(shí)太膚淺了?！?/p>

高工鋰電隨后又向上汽、廣汽新能源、長安新能源、小鵬汽車、寧德時(shí)代等多家車企和電池企業(yè)做了了解。

小鵬汽車相關(guān)人士介紹，從其測試的的5系三元和高鎳三元電池系統(tǒng)來看，5分鐘的標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到。

長安新能源相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，其開發(fā)的非811三元電池系統(tǒng)是可以做到，811體系的目前還未做測試，因此還沒有數(shù)據(jù)。

寧德時(shí)代一位內(nèi)部人士介紹，其三元體系（包括高鎳系）電池系統(tǒng)都絕對(duì)都能達(dá)到5分鐘標(biāo)準(zhǔn)，而且遠(yuǎn)超這個(gè)水平。

資深從業(yè)者朱玉龍撰文指出，5分鐘是一個(gè)最低的要求，從單電芯熱失控開始，到整包的起火，長遠(yuǎn)來看需要更長的時(shí)間間隔。終極的目標(biāo)是電芯可以失控，車不能燒起來。

無論是車企還是電池企業(yè)，都已經(jīng)非常清楚的是，動(dòng)力鋰電池安全防范最重要是三點(diǎn)：一是如何設(shè)計(jì)電池包，這包括在電芯、模組、BMS、Pack多個(gè)層級(jí)；二是如何控制電池本身的散熱；三是如何設(shè)計(jì)失效管理系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。

針對(duì)這項(xiàng)強(qiáng)標(biāo)的測試，就需要重點(diǎn)關(guān)注后兩點(diǎn)，朱玉龍就認(rèn)為，該試驗(yàn)提出了兩個(gè)核心訴求：

一是，在達(dá)到電芯熱失控的標(biāo)準(zhǔn)以后，電池系統(tǒng)內(nèi)采用感知系統(tǒng)進(jìn)行判別，然后發(fā)送到乘員能感知的報(bào)警信號(hào)，這個(gè)標(biāo)志作為一個(gè)時(shí)間起點(diǎn)。

二是，在這個(gè)起點(diǎn)之后的5分鐘，電池系統(tǒng)不能威脅到乘員（這個(gè)實(shí)際上是拿包做實(shí)驗(yàn)，但是是以整車為度量的），最終的意義是看車是否起火的。

要達(dá)到這個(gè)兩個(gè)訴求，目前通用的做法是，通過熱事件參數(shù)的組合：溫度、溫升速率、SOC、電壓下降、電流、氣體濃度、氣體壓力等的任意組合，在整個(gè)過程中熱事件參數(shù)的閾值水平是和之前有明顯差異的。

中汽中心給出的解讀是，這取決于制造商采用的技術(shù)方案、閾值設(shè)定，同時(shí)也與硬件系統(tǒng)及控制相關(guān)，包括所用的傳感器以及在發(fā)生熱事件時(shí)電池系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)傳輸和控制系統(tǒng)等。

通過該手段，需要實(shí)現(xiàn)的是，盡可能在觸發(fā)狀態(tài)以后，迅速有效的進(jìn)行識(shí)別這個(gè)單電芯熱失控信號(hào)。

接下來，在識(shí)別以后，需要通過以主動(dòng)和被動(dòng)的方式進(jìn)行熱失控處理對(duì)策。

中汽中心的解讀是，在單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散的情況下，電池單體、電池包或系統(tǒng)或車輛中應(yīng)具有保護(hù)乘員的功能或特性。

主動(dòng)策略主要方式是，在單個(gè)電芯出現(xiàn)熱失控以后，把單個(gè)熱失控電芯釋放的熱量盡早盡快的通過熱管理系統(tǒng)排出去，盡可能讓電芯之后的傳播在一個(gè)范內(nèi)。無論是日產(chǎn)Leaf還是奧迪E-tron都有相關(guān)策略及案例。

被動(dòng)策略則是通過隔熱和延緩，爭取在5分鐘之內(nèi)把熱失控控制在一定范圍內(nèi)。這包括PACK內(nèi)的材料隔熱阻燃耐高溫，延緩熱失控；或者增加主控消防裝置，不強(qiáng)求能滅火，但能起到阻止燃燒和延緩的功能。

朱玉龍?zhí)岢?，這其中，比較核心的問題在于，不同化學(xué)體系、電芯尺寸、電芯類型、容量和熱失控觸發(fā)方式，整個(gè)熱失控的過程是有很大的差異的。

顯而易見的是，高鎳體系的控制難度更大，不同尺寸的控制策略方式也會(huì)不一樣。

“一個(gè)NCA 5Ah的21700和一個(gè)177Ah的NCM811電芯，整個(gè)熱失控的過程不一樣，而附近可能被觸發(fā)的電芯的行為也不一樣?！?/p>

朱玉龍?zhí)貏e提出，方殼電芯在熱失控過程中的泄放壓力的速度，存在個(gè)體差異性。在一定的實(shí)驗(yàn)條件下（較高溫度、較高SOC）下，壓力釋放超過了Venting的設(shè)計(jì)，形成一個(gè)能破壞局部密封的小型燃爆區(qū)，巨大的高溫氣體形成一個(gè)切割區(qū)域能把局部炸開，這個(gè)30秒撐不過去，整個(gè)事情就不可控了。

宏觀層面來看，此次的強(qiáng)標(biāo)設(shè)定，可以解讀為，安全管理機(jī)構(gòu)對(duì)于未來高能量密度潛在的熱失控中秒爆的問題的控制態(tài)度。

對(duì)于高鎳體系電池是否都能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，高工鋰電并不樂觀。

政策出來說明領(lǐng)頭羊已遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在前面，而政策永遠(yuǎn)是給落后者準(zhǔn)備的利刃。這個(gè)對(duì)于二三梯隊(duì)企業(yè)的高鎳電池推進(jìn)，可能難度會(huì)加大。

從長遠(yuǎn)來看，包括朱玉龍?jiān)趦?nèi)的多位業(yè)內(nèi)人士的看法是，強(qiáng)標(biāo)的推出，對(duì)未來的發(fā)展方向是起到一個(gè)很好的作用。政策標(biāo)準(zhǔn)要求會(huì)越來越嚴(yán)苛。但嚴(yán)不是阻礙行業(yè)的發(fā)展，而是提高消費(fèi)者的信心，長期來看利于產(chǎn)業(yè)優(yōu)勝劣汰，從而更健康發(fā)展。
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