工業(yè)和信息化部日前發(fā)布強制性國家標準《電動汽車用動力蓄電池安全要求》,旨在從產(chǎn)品設(shè)計端降低動力電池自燃事故發(fā)生率。
雖然距離明年7月1日正式實施還有1年多的時間,但記者注意到,這段時間,圍繞著新國標的新產(chǎn)品試驗及測試項目明顯多了起來。
在中國汽車技術(shù)研究中心新能源檢驗中心,記者看到,工程師正在對汽車動力電池開展多項高難度的測試。相關(guān)負責人表示,絕大多數(shù)的試驗都是圍繞新國標展開的。
中汽中心新能源檢驗中心高級工程師 姜成龍:新國標發(fā)布以來,國內(nèi)主要的整車及電池企業(yè)都在積極申請新國標的測試,一部分企業(yè)已經(jīng)拿到了新國標的測試報告,新的產(chǎn)品基本上都在用新國標進行測試。
專家表示,這次發(fā)布的新國標首次覆蓋7項單體試驗和17項電池包或系統(tǒng)試驗,與2020版國標相比,新國標對動力電池提出了更嚴的安全要求。
中汽中心標準院高級工程師 郝維建:安全要求更加嚴格,將動力電池熱擴散要求從著火爆炸前五分鐘提供報警信號,提升至不起火、不爆炸。另一方面,試驗覆蓋面更廣,分別針對車輛底部托底和長期快充這兩個安全風險場景,設(shè)置了對應(yīng)的安全測試項目。
新增三大嚴苛試驗 筑牢安全防線
動力電池新國標新增三大嚴苛試驗,其中熱擴散防護檢測作為重要一環(huán),將大幅提升電池安全性能。
新國標還針對車輛底部剮蹭、新能源汽車快速充電普及等場景,分別增加測試,全方位保障動力電池安全。
所謂熱擴散,是指電池包中某個單體電芯發(fā)生熱失控后,引起其他電芯的連鎖反應(yīng),嚴重時可能引發(fā)起火爆炸。新國標明確,可以通過針刺或內(nèi)部加熱,或者外部加熱進行試驗。
總臺央視記者 羅宏進:在電池包的針刺試驗中,我們可以看到,這個5毫米鋼針將以每秒1毫米的速度刺向目標電芯,大約經(jīng)過50秒的時間,目標電芯將被刺破。
記者看到,當目標電芯被刺破后,電池包瞬間冒出一股白煙,被監(jiān)測的電芯溫度也瞬間升高。
中汽中心新能源檢驗中心高級工程師 姜成龍:一般被刺電池的溫度最高會升到300℃左右,電芯內(nèi)部的溫度可以達到1000℃左右。在這個過程當中,其他與之相鄰的電池的溫度也會有相應(yīng)的上升,但擴散的過程中,整個電池系統(tǒng)不能起火、不能爆炸。
底部剮蹭是車輛行駛中難以避免的事情,針對這一場景,新國標中還增加了一項嚴苛測試——車輛底部撞擊測試。
總臺央視記者 羅宏進:這里是電池包底部安全碰撞試驗的現(xiàn)場,在試驗當中30毫米的鋼制撞擊頭,將以150焦耳能量撞擊電池包上面的風險點,像這樣的風險點在電池包底部共選取了前、中、后三處。
中汽中心新能源檢驗中心高級工程師 姜成龍:這三個風險點,主要對電池包底部防護能力比較敏感的區(qū)域進行選擇。試驗的目的,主要是為了考量電池包底部受到磕碰之后,相應(yīng)的防護能力。
此外,針對新能源汽車快速充電迅速普及,新國標還新增了快充循環(huán)后電池的安全測試。記者了解到,這一試驗針對的是15分鐘內(nèi)的快充電池單體,在快充工況循環(huán)300次后進行外部短路測試,要求電池單體不起火、不爆炸。
多項極限測試考驗動力電池
歷經(jīng)熱擴散防護、底部撞擊、快充循環(huán)三大嚴苛測試后,電動汽車動力電池就足夠安全了嗎?
實際上,它還要突破多重極限考驗,才能順利下線裝車。
這是電池包模擬碰撞試驗,在電池包滿電狀態(tài)下,通過設(shè)備將其固定在試驗臺車上,進行2個方向上的碰撞,要求電池包無泄漏、無外殼破裂。
這是電池包火燒試驗,電池包直接暴露在火焰下70秒鐘,再間接燃燒60秒,即使在這樣的試驗中仍然要求電池包做到不起火、不爆炸。
這是電池包浸水試驗,將電池包放到1米水深中,浸泡30分鐘,出水后觀察2小時,拆包檢查是否有水浸入,要求無進水、無泄漏、絕緣性能正常。
這是電池包擠壓試驗,使用半徑75毫米的半圓柱體,以100千牛的力從兩個方向擠壓電池包,要求電池包不泄露、不起火、不爆炸。
車企加碼電池安全技術(shù) 強化防護屏障
記者了解到,不少車企正加大創(chuàng)新力度,多維度筑牢電池安全防線。
全鏈條技術(shù)升級正在重塑動力電池安全標準。
這家車企的相關(guān)負責人告訴記者,他們正在積極開展超越新國標的測試試驗,如增加底部撞擊力度或延長熱擴散監(jiān)控的時間,更好地驗證電池的安全性。同時,在電池結(jié)構(gòu)方面,創(chuàng)新性采用了“疏堵結(jié)合”的管理技術(shù)。
長城汽車哈弗品牌首席執(zhí)行官 趙永坡:所謂“疏”就是在局部熱失控下,通過因勢利導(dǎo)的方式,在安全的路徑下將熱量散播出去。所謂的“堵”,比方說底部的撞擊,這種要求堅固的位置,我們采用“三明治”的結(jié)構(gòu),讓它遇到一些強沖擊的時候,能夠不讓我們的電池產(chǎn)生熱失控。
另外一家車企有關(guān)負責人告訴記者,電池包產(chǎn)品通常由上百顆單體電芯構(gòu)成,只要管理好每一顆電芯,就能做到整包電池的安全。
廣汽集團電池研發(fā)部負責人 李進:我們通過防火隔熱材料把電池包分割成多個“安全艙”,電芯熱失控時,防火隔熱層和吸熱材料會將熱量鎖死在“安全艙”里面,并通過速冷技術(shù)快速將熱量帶走,對熱失控電芯進行降溫,絕不連累其他電池。
記者同時了解到,還有企業(yè)通過選擇更穩(wěn)定的材料體系,提高電池安全性。比如采用高安全正極、阻燃電解液、高耐熱隔膜,最大程度上保障電芯單體不易發(fā)生熱失控。此外,采用云端大數(shù)據(jù)的手段,可以實時診斷電池健康狀態(tài),能提前識別電池故障。
現(xiàn)行國標已保障車輛基本安全
隨著動力電池新國標明年7月1日實施,動力電池安全水平將實現(xiàn)系統(tǒng)性提升。不過,也有消費者疑問:是否需要等到新國標實施后再購買新能源汽車?
對此,行業(yè)專家表示,現(xiàn)行國標已保障車輛基本安全,而且多數(shù)企業(yè)提前完成技術(shù)儲備,消費者可以放心選購符合現(xiàn)有國標的車型。
專家指出,不論是新國標還是現(xiàn)行的國標都具有較高的安全水準。
中汽中心標準院高級工程師 郝維建:不管是新國標還是老國標都是經(jīng)歷了充分的行業(yè)討論和標準的制定,都具備比較高的技術(shù)水平。目前在市面上行駛的車輛都已經(jīng)滿足了相關(guān)的強制性國家標準的要求,總體來說都是安全的。
記者在采訪中了解到,在這次新國標發(fā)布之前,有的企業(yè)已提早進行了技術(shù)儲備,整車采用更高安全的電池。
中汽中心標準院高級工程師 郝維建:根據(jù)我們前期調(diào)研,目前新能源汽車企業(yè)中已經(jīng)超過80%的企業(yè)具備熱擴散測試后不起火、不爆炸的技術(shù)儲備,整體的安全技術(shù)水平也已經(jīng)達到了較高的程度,所以消費者不必過于擔心。