淺談鋰電池的安全測(cè)試，電池針刺試驗(yàn)是否有必要

要問新能源汽車大眾關(guān)注的重點(diǎn)是什么？毫無疑問，那就是安全，自從新能源汽車普及以來，“自燃”這個(gè)詞，似乎沒有在網(wǎng)絡(luò)上消停過。電池安全問題成了所有人的痛點(diǎn)，甚至也讓許多有意新能源車的消費(fèi)者，望而卻步。都說電池針刺試驗(yàn)是電池安全試驗(yàn)中非常嚴(yán)格的試驗(yàn)，雖然舊國(guó)標(biāo)GB/T 31486-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》是有要求的，鋼針垂直穿刺單體電芯后，需停留在電芯中觀察1小時(shí)，不起火、不爆炸才算通過測(cè)試。但是在2020年新國(guó)標(biāo)取消了單體電芯針刺測(cè)試；新頒布實(shí)施的GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》中規(guī)定修改為：電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散、進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5min，應(yīng)提供一個(gè)熱事件報(bào)警信號(hào)(服務(wù)于整車熱事件報(bào)警提醒乘員疏散)。如果熱擴(kuò)散不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致車輛乘員危險(xiǎn)的情況，則認(rèn)為該要求得到滿足。那么電池針刺試驗(yàn)是否還有必要呢？特別是比亞迪刀片電池通過了針刺試驗(yàn)后，這話題更是引發(fā)了眾多爭(zhēng)議。

都是電池的防護(hù)和安全措施是非常有必要的，但過度依賴外部保護(hù)措施，電池自身的安全性能無法提升。而保護(hù)措施不是萬無一失的，可能存在失效的風(fēng)險(xiǎn)。那么當(dāng)保護(hù)措施失效，安全性能如何保障。所以只有電池的底子是安全的，再加上防護(hù)和安全措施，這樣才能擺脫電池自燃風(fēng)險(xiǎn)。比亞迪始終堅(jiān)持用戶安全至上，堅(jiān)持采用單體電芯的針刺測(cè)試，作為企業(yè)對(duì)動(dòng)力電池的要求標(biāo)準(zhǔn)。正因?yàn)槿绱?，眾多電池知名企業(yè)也做起公開電池針刺試驗(yàn)以及討論：

三元鋰電池、普通磷酸鐵鋰電池和刀片電池穿刺對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果差異明顯。針刺測(cè)試，去掉了一切宣傳包裝的外衣，讓電池的真實(shí)安全性，赤裸裸地呈現(xiàn)在了消費(fèi)者的面前。

鋼針刺入后，三元鋰電池殼體迅速膨脹，然后瞬間起火爆炸，表面溫超過500℃。普通磷酸鐵鋰電池雖然沒起火爆炸，但仍出現(xiàn)了冒煙情況，表面溫度200℃-400℃。表現(xiàn)最好的是刀片電池，不起火、不冒煙，表面溫度僅為30-60℃。

其實(shí)電池發(fā)生自燃，本質(zhì)上是電池發(fā)生熱失控。熱失控通俗來講是電池因?yàn)槟撤N原因，導(dǎo)致電池的溫度不可控的上升，進(jìn)而突破臨界點(diǎn)，發(fā)生起火甚至爆炸。即電池處在過熱的狀態(tài)，電池溫度出現(xiàn)失控。而導(dǎo)致熱失控的幾個(gè)重要原因有：

電動(dòng)車行駛過程中，車輛發(fā)生碰撞可能導(dǎo)致外物侵入動(dòng)力電池內(nèi)部的情況，導(dǎo)致電池發(fā)生內(nèi)部短路，內(nèi)部短路的地方產(chǎn)生熱量堆積后將帶來自燃風(fēng)險(xiǎn)。

電動(dòng)車在充電的過程中，因?yàn)槌潆娺^度或者散熱系統(tǒng)發(fā)生失效等情況，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度過高，進(jìn)而帶來自燃風(fēng)險(xiǎn)。

針刺測(cè)試，通過鎢鋼針垂直于電池將電池刺穿，整個(gè)電池的能量都會(huì)通過該針刺點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)釋放，模擬了電池惡劣情況的內(nèi)短路。刀片電池安全通過了針刺測(cè)試，展現(xiàn)了在電池內(nèi)部短路這一惡劣情況下的表現(xiàn)。對(duì)于消費(fèi)者擔(dān)心的電動(dòng)車電池安全問題，刀片電池交出了滿分答卷，也借此一戰(zhàn)成名；獲得消費(fèi)者的認(rèn)同與喜愛；但是也不代表其他電池不安全。

動(dòng)力電池的安全性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)熱安全、機(jī)械安全、電氣安全以及功能安全，而不止是電芯的安全。現(xiàn)實(shí)狀況下，電芯被針刺的情況不會(huì)發(fā)生，電池包底部“鈍刺”和擠壓才是更符合真實(shí)場(chǎng)景的測(cè)試方式。

總的來說，磷酸鐵鋰電池更容易通過針刺不是因?yàn)榧夹g(shù)先進(jìn)，而是因?yàn)椴牧媳旧頍岱€(wěn)定性好；而三元鋰電池能量密度高，對(duì)于針刺確實(shí)存在挑戰(zhàn)，但也并非無法完成。也就是說，通過針刺測(cè)試的電池不一定安全，而不做針刺測(cè)試也不等于電池就不安全。針刺實(shí)驗(yàn)的核心目的就是要讓電池短路，以便觀察電池的熱失控情況及制定更好的安全防護(hù)策略。那究竟電池進(jìn)行針刺試驗(yàn)有沒有必要呢，“新標(biāo)準(zhǔn)雖刪除了針對(duì)電池單體的針刺測(cè)試，并不是說不用對(duì)電池進(jìn)行針刺測(cè)試。值得注意的是，《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》對(duì)熱擴(kuò)散試驗(yàn)給出了兩種觸發(fā)熱失控的推薦方法，就電池包或系統(tǒng)中的電池單體，一個(gè)是加熱觸發(fā)熱失控，另一個(gè)就是針刺觸發(fā)熱失控。制造商可以任選其一，也可自行選擇其他方法來觸發(fā)熱失控。