随着电动汽车安全事故的层出不穷,我们越来越迫切的想知道:电动车的安全性到底该如何保障?从开发角度而言,不冒进的产品布局、以质量为导向的研发战略必不可少。那么当一款产品开发出来后,又该如何去分析和测试其是否安全可靠呢?
一般来说,锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸,出现这些问题的根源在于电池内部的热失控,除此之外,一些外部因素,如过充、火源、挤压、穿刺、短路等问题也会导致安全性问题。锂离子电池在充放电过程中会发热,如果产生的热量超过了电池热量的耗散能力,锂离子电池就会过热,电池材料就会发生SEI膜的分解、电解液分解、正极分解、负极与电解液的反应和负极与粘合剂的反应等破坏性的副反应。
锂离子电池安全检测指标
锂离子电池生产出来后,在到达消费者手中之前,还需要进行一系列检测,以尽量保证电池的安全性,降低安全隐患。
1、挤压测试:将充满电的电池放在一个平面上,由油压缸施与13±1KN的挤压力,由直径为32mm的钢棒平面挤压电池,一旦挤压压力到达最大停止挤压,电池不起火,不爆炸即可。
2、撞击测试:电池充满电后,放置在一个平面上,将直径15.8mm的钢柱垂直置于电池中心,将重量9.1kg的重物从610mm的高度自由落到电池上方的钢柱上。电池不起火、不爆炸即可。
3、过充测试:将电池用1C充满电,按照3C过充10V进行过充试验,当电池过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间,接近一定时间时电池电压快速上升,当上升至一定限度时,电池高帽拉断,电压跌至0V,电池没有起火、爆炸即可。
4、短路测试:将电池充满电后用电阻不大于50mΩ的导线将电池正负极短路,测试电池的表面温度变化,电池表面最高温度为140℃,电池盖帽拉开,电池不起火、不爆炸。
5、针刺测试:将充满电的电池放在一个平面上,用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。测试电池不起火、不爆炸即可。
6、温度循环测试:锂离子电池温度循环试验是用来模拟锂离子电池在运输或贮存过程中,反复暴露在低温和高温环境下,锂离子电池的安全性,试验是利用迅速和极端的温度变化进行的。试验后样品应不起火、不爆炸、不漏液。
设计规范涉及的几个方面
电池保护板或BMS电池管理系统硬件冗余设计,预防电子元器件失效而引起的整个保护系统失效。电池管理系统如能对过充、过放、过流都分别提供两道安全防护,此外为了提升BMS系统的可靠性,力朗电池的BMS产品须经过高温老化处理,提供ESD、浪涌防护及防潮防尘这些基本功能。
在电动汽车电池系统中,BMS电池管理系统不担要提过过充、过放、过流保护功能,还要对庞大的电池系统的运行状态进行监控与管理。为了保证电池工作在相同的温度环境下,BMS还要监控所有电芯的工作温度,具备热平衡功能,高效水冷电池模组可将电池工作温度有效控制在25±2℃。此外为了提升车辆电池安全性,BMS集成落水监测、烟雾监测、碰撞监测、翻车监测、远程报警及自动灭火等安全功能。
锂电芯在生产制造时会严格控制正极、负极、隔膜、电解液等主要原材料的品质,从电芯结构设计到电芯生产制造整个过程,都须经过严格的品质控制与在线检测监控程序,来保证锂电芯的高品质,通过严格的后端筛选与批次的破坏性检验,来保证每一颗出厂电芯的品质都符合品质要求,保证在过充、过放、过流、振动、机械冲击、跌落、挤压、翻转、碰撞、刺穿等情况下符合品质标准要求。
总之,电池系统设计时,必须对过充、过放与过流分别提供两道电子防护。其中保护板或BMS电池管理系统是第二道防护,如果没有外部保护的情况,电池发生爆炸就代表设计不良。
来源于锂电圈子
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