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安全性测试标准对于提升动力电池的安全性水平尤为重要 。基于上述动力电池安全性问题的梳理 , 对相应的安全性技术测试标准提出了迫切的需求 。目前国内采用的动力电池安全性测试的标准主要包括GB/T31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法循环寿命要求及试验方法和GB/T31467 。3-2015电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分:安全性要求与测试方法 。
GB/T31485-2015主要考核动力电池单体和模组的安全指标 , 围绕化学能的防护 , 给出了一系列滥用情况以及极端情况下的安全要求和检验规范 。GB/T31467侧重于电池包或电池系统级的检验规范 。GB/T31467 。3-2015主要针对安全要求和测试方法做了明确的规定 。结合GB/T31485-2015 , 构成了从电池单体、模组、到动力电池包和动力电池系统的完整的化学能防护规范 。目前 , 总体上动力电池相关测试标准较国外严格 。
GB/T31485-2015标准测试内容
GB/T31467.3测试内容
目前动力电池安全性标准与需求通过上述分析可以看出 , 在动力电池安全性标准方面 , 目前模块、系统对热失控的防热诱因测试方面、以及单体、模组和系统的生命周期安全性测试标准缺失 , 亟待研究与制定 。现行国家安全标准主要针对源自电池外部因素的安全风险 , 尚无检测电池内部热失控的项目 。
目前 , 经动力电池创新联盟对高比能量动力电池安全性的测试结果显示 , 国内企业高比能量的三元电池安全性不达标比例较高 , 生产一致性较低 , 电池比能量提高时 , 安全风险加大 , 所收集数据中 , 未能通过标准检测的电池单体均为超过150Wh/kg的高比能量电池 , 且高比能量电池一旦发生热失控 , 易发生起火爆炸 。4.提高安全性的技术手段
(1)单体安全性技术提升
提高动力电池单体安全性的技术手段主要包括:提高材料安全性 , 比如开发高全电池材料 , 改变电解液的有机溶剂成分 , 采用陶瓷隔膜 , 在电解液中增加阻燃剂等;改进工艺提高安全性;采用自发热控制技术 , 比如阻断放热副反应的正反馈过程等;增加保护措施 , 降低外部触发因素发生概率(过充、过热、短路、挤压、穿刺等);(2)电池模组安全性提升动力电池成组安全性技术包括集成化、模块化技术和封装技术等 。(3)电池系统安全性提升
动力电池系统的安全性提升依赖于先进的BMS技术、热管理系统、构型技术、防护系统设计和保护电路等 。其中BMS功能应该至少包括:电池参数检测(SOC、SOH、SOE)、故障诊断、安全控制与报警、充电控制、均衡、温度控制、功能安全、EMC等 。
动力电池系统安全性提升主要在以下几个方面:机械安全:强度机械部件的刚度校核 , 实现壳体等具有固定、柔性、缓冲性能 , 密封技术;电气安全:电器件布局 , 电联接可靠性 , 防护、绝缘、电气间隙 , 高压保护 , 等电位;功能安全:滥用保护、过压/欠压/过流保护、高低温阀值、碰撞时断高压、ASIL评定与管理;策略安全:高低压互锁、高低压隔离、充放电策略、安全预警和保护;工艺安全:焊接和联接工艺、防错、过程防护、SOP;运维安全:手动维修开关、快速维修口、安全标示、警示信息、防护和包装;环境安全:温度监控和热管理 , 防火、阻燃、防水、防腐蚀 , EMC和EMR , 高IP防护等级;碰撞安全:防护系统 , 提高框架刚度;防爆安全:泄压装置、防止热失控 。