電動汽車的安全性是消費者關註的焦點,也是新能源汽車產業持續健康發展的根本保障。三項強制性標準進壹步完善和優化了電動汽車和動力電池產品的安全技術要求。
其中,《電動汽車安全要求》主要規定了電動汽車的電氣安全和功能安全要求,增加了對電池系統熱事件報警信號的要求,可以第壹時間提醒駕乘人員註意安全;加強整車防水、絕緣電阻和監控要求,降低車輛正常使用和涉水的安全風險。優化絕緣電阻、電容耦合等測試方法,提高測試精度,保證整車高壓安全。
針對電動客車載客量大、電池容量大、驅動功率高等特點,電動客車安全要求對電池艙碰撞、充電系統、防水試驗條件和整車要求提出了更嚴格的安全要求,增加了對高壓部件阻燃性和電池系統最小管理單元熱失控考核的要求,進壹步提高了電動客車的風險防範能力。
電動汽車動力電池的安全要求不僅優化了電池單體和模塊的安全要求,還強調了電池系統的熱安全、機械安全、電氣安全和功能安全要求。測試項目涵蓋熱擴散、外部火災、機械沖擊、模擬碰撞、濕熱循環、振動浸泡、外部短路、超溫過充等。標準特別增加了電池系統的熱擴散試驗,要求電池單體發生熱失控後5分鐘內,電池系統不會著火或爆炸,為乘員預留安全逃生時間。
近年來,隨著電動汽車進入千家萬戶,鋰離子動力電池越來越多地進入我們的日常生活。鋰離子電池的高能量密度和長循環壽命賦予了電動汽車更長的續航裏程和更長的使用壽命。然而,作為直接關系到用戶生命財產安全的產品,動力電池的安全性自然受到了更多的關註。
“未來,吸引消費者購買的將不再是動力排而是安全。”中科院院士、清華大學教授高指出,裏程焦慮推動了電池技術的進步。鋰離子動力電池系統的比能量逐年上升,成本逐年下降。同時,電池比能量的提高也帶來了材料熱穩定性的降低,增加了電池的安全風險,尤其是如何抑制動力電池的熱失控成為業界重點研究的課題之壹。
所謂“電池熱失控”,簡單來說就是當電池的溫度在短時間內迅速升高,超過電池的安全使用溫度範圍時,就會引起電池的熱失控,進而發生電池燃燒等事故,而過充、枝晶析出鋰、枝晶刺穿隔膜、過熱等都會誘發內部短路。電池內部短路問題並非不可解決,但它要求車輛的電池管理逐步升級為新壹代以安全為導向的系統,這也對相關的整車制造和電池企業提出了更高的要求。
高表示,隨著電動汽車動力電池安全理念的升級,今年有兩家領先公司在電池組方面進行了創新,分別是當代安培科技有限公司的CTP和比亞迪的刀片電池技術。
其中,當代安培科技有限公司的CTP電池組專利取消了現有技術中的電池盒,通過固定件或利用安裝梁將電池模塊通過套管直接安裝在整車中。這種設計不僅實現了電池組的輕量化,還提高了電池組在整車中的連接強度。優點是不受標準模塊的限制,可以提高系統的體積利用率和能量密度。同時散熱效果高於目前的小模塊電池組。
比亞迪的“刀鋒電池”還采用了模塊化電池組技術,即將電芯做成細長的“刀鋒”形狀,使磷酸鐵鋰電池的體積能量密度提高了50%;更重要的是,刀片電池的長芯結構,外殼和防護結構形成剛性結構,抗變形、抗擠壓、抗穿刺的能力也更強。此外,在高危安全場所充分使用耐高溫、絕緣性能優異的高溫陶瓷塗層,使電池組內部短路的概率極低。
比亞迪內部人士向電咖表示,blade電池在研發過程中已經充分考慮了三大強制性標準的要求。在用來模擬電池熱失控難以通過的針刺試驗中,比亞迪刀片電池穴位附近只有很低程度的溫升變化,沒有劇烈反應,基本排除了爆炸的可能,甚至極端情況下只有煙霧。這也意味著比亞迪刀片電池可以更好地通過《電動汽車用動力電池安全要求》中增加的電池系統熱擴散測試,為乘員預留安全逃生時間。
正如中科院院士高所說,電動汽車動力電池的發展主要有三個方向,包括電池材料和電化學體系的創新;智能制造、智能回收等智能電池發展;電池設計和產品工程的創新方向。“刀片電池”主要體現在“電池設計和產品工程的創新”。
毋庸置疑,三項強制性標準是我國電動汽車領域首批強制性國家標準,對提升新能源汽車安全水平、保障行業健康可持續發展具有重要意義。值得壹提的是,業內人士普遍認為CTP電池和刀片電池並非完全模塊化,而是以大模塊的形式出現,但這仍然意味著無模塊化電池進入了改革發展的加速階段。相信會有更多的電池企業跟進,帶來進壹步的創新,為消費者帶來更實惠、更安全的新能源汽車。
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