图文详解动力电池安全测试技术及案列分析.doc
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1、图文详解动力电池安全测试技术及案列分析现在新能源汽车技术备受关注,动力电池的安全性也是新能源汽车发展过程中首要解决的问题。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
2、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。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)。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
3、,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。图3 钢针粗细对针刺结果的影响图4同样是EIILY Power的50Ah LFP电池的挤压测试,挤压位置也在电池中间位置。从挤压头挤压到电池厚度一半左右的位置,电池没有观察到任何异常现象(图4a,4b)。继续挤压时,可以看到电池内部电解液喷射出来(图4c);继续挤压时,开始出现少量白烟(图4d);挤压到图4e位置时,观察到电池壳体开始发生破裂;图4f是100%挤压
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