新能源汽車作為實現國家“雙碳”政策的有力手段之一,各大車企齊發力,不斷努力降本提效。其中鋰電池因其工作電壓高、比能量大、體積小、重量輕等優勢,被各大廠商青睞。而電池安全問題一直是行業中無法避免的話題。國家針對這一問題出臺了GB 38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》強制性測試標準,旨在為鋰電池熱失控分析提供基本的安全要求。
鋰電池引發熱失控的成因很多,整體來說包含內部和外部因素兩種。內部因素包含電池生產缺陷導致的過熱、BMS功能缺陷導致過充,以及因使用不當導致的內部短路。外部因素包含擠壓和針刺等誘發電池短路,以及電池外部短路誘發電池內部熱量累積引起SEI膜和正極材料等發生分解。
電池包或系統在由于單體電池熱失控引起熱擴散,進而導致乘員艙發生危險之前5分鐘,應提供一個熱事件報警信號。觸發警告的熱事件參數主要包括溫度、溫升速率、SOC、電壓下降等。推薦的試驗方法有針刺觸發和加熱觸發。推薦的熱失控觸發判定條件為:a)觸發對象產生電壓降,且下降值超過初始電壓的25%;b)監測點溫度達到制造商規定的高工作溫度;c)監測點的溫升速率dT/dt≥1℃/s,且持續3s以上。當a)和c)或者b)和c)發生時,判定發生熱失控。如果采用推薦的方法作為熱失控觸發方法,且未發生熱失控,為了確保熱擴散不會導致車輛乘員危險,需證明采用如上兩種推薦的方法均不會發生熱失控。
通過走訪客戶了解到,較為常見的觸發方式采用加熱觸發,實時監控b)和c)(即溫度和溫升速率)條件,判斷電池熱失控。實驗原理圖如下:
將被測電芯放置在密閉容器中,使用平面狀加熱裝置與觸發對象的表面直接接觸,熱電偶布置在加熱裝置的對側。電源流通電阻絲發熱。與此同時客戶也會在容器頂端布置壓力傳感器及氣體分析裝置,分析電池爆炸時的壓力值和氣體成分分析。
橫河推薦使用以下設備完成整個熱失控試驗:
溫度信號、電參數信號、壓力信號以及溫升速率計算結果可在軟件界面實時監測并導出,保證所有參數在同一時間戳。設置報警參數也可將報警日志導出。實測效果如下圖所示:
橫河產品優勢:
高精度、長期穩定溫度測量;
高精度、高速氣體壓力測量;
專業的控制集成軟件,熱失控測試模板定制化。