最近的一起發(fā)生在山東日照的特斯拉電動(dòng)汽車碰撞后起火事件沉帮，再次引起了人們對(duì)于動(dòng)力電池的安全性問題的關(guān)注饲漾。電動(dòng)汽車的特殊性使得其對(duì)于動(dòng)力電池在極端情況下的安全性要求很高姻氨，因此在動(dòng)力電池的測(cè)試過程中也包含了嚴(yán)格的機(jī)械濫用情況下電池安全性的考核钓辆，例如擠壓、針刺等肴焊。

傳統(tǒng)的電池安全性評(píng)估前联，如擠壓、針刺等僅能對(duì)鋰離子電池的安全性做定性的評(píng)估抖韩，測(cè)試結(jié)果也僅有兩個(gè)：通過和不通過浇沧，我們無法判斷兩個(gè)通過測(cè)試的電池哪一個(gè)安全性更高盆篡，也不能判斷沒有通過測(cè)試的電池哪一個(gè)安全性更差，這極大的降低了這些安全性測(cè)試的參考意義坏扣。為了能夠?qū)煽铍姵氐陌踩赃M(jìn)行定量的測(cè)試春异，建立一個(gè)絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)以方便不同種類電池之間相互比較，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Hsin Wang等對(duì)傳統(tǒng)的擠壓測(cè)試設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)则徒，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上氛坪，給電池施加了一個(gè)扭轉(zhuǎn)力，以減小電池在測(cè)試中受到的破壞冠幕，因此能夠?qū)︿囯x子電池的安全性進(jìn)行定量的評(píng)估骡侮，Hsin Wang還建立了一套評(píng)分體系，為鋰離子電池的安全性進(jìn)行打分雇蚁，以方便不同種類的電池能夠相互進(jìn)行比較束沼。

目前能夠模擬鋰離子電池內(nèi)短路的方式有多種，例如針刺測(cè)試讥高，小壓痕測(cè)試揣誓，BAJ測(cè)試和機(jī)械擠壓測(cè)試等，通過對(duì)大尺寸方形電池特點(diǎn)的分析巾陕，Hsin Wang認(rèn)為機(jī)械擠壓測(cè)試最適合應(yīng)用方形鋰離子電池的測(cè)試上讨跟。但是在傳統(tǒng)的擠壓的測(cè)試中由于電池受到的破壞太大，幾乎所有的電池都會(huì)發(fā)生熱失控鄙煤，因此傳統(tǒng)的擠壓測(cè)試對(duì)不同種類電池安全性的“分辨率”就很低晾匠，只有通過和不通過兩種結(jié)果，只能對(duì)鋰離子電池的安全性進(jìn)行定性分析梯刚×构荩可能兩個(gè)電池都沒有通過安全性測(cè)試，但是A電池的安全性卻要好于B電池亡资，為了能夠準(zhǔn)確的評(píng)估不同體系電池的安全性能句喜，Hsin Wang對(duì)傳統(tǒng)的擠壓實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，通過在電池負(fù)極極耳上施加一個(gè)拉力沟于，讓電池產(chǎn)生大約5°的扭曲，從而減少在擠壓過程中電池受到的破壞植康，因此該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確的評(píng)估不同種類電池的的安全性高低旷太。

為了方便讀者理解本文，下圖是給出了LFP電池一個(gè)非常典型的成功通過機(jī)械擠壓測(cè)試（正反饋）的判據(jù)销睁，電池?cái)D壓變形達(dá)到一定的程度后祟勿，引起了電池內(nèi)短路的發(fā)生，電池電壓迅速下降累筋，檢測(cè)到電壓下降后（0.1V）耀旅，擠壓力隨之被移除盯糠，電池的電壓快速回升，電池沒有發(fā)生熱失控傅女，則電池通過擠壓實(shí)驗(yàn)洁揽。
1.對(duì)LFP電池的安全性評(píng)估

為了測(cè)試上述的改進(jìn)擠壓實(shí)驗(yàn)的效果，同時(shí)評(píng)估LFP電池的安全性（由于LFP電池安全性較好原酷，因此僅測(cè)試了風(fēng)險(xiǎn)最高的100%SoC狀態(tài)）杉轿，Hsin Wang針對(duì)100%SoC的LFP電池分別進(jìn)行了僅有擠壓測(cè)試（左側(cè)）和在擠壓的過程中同時(shí)對(duì)電池施加一個(gè)扭轉(zhuǎn)力的測(cè)試（右側(cè)）。測(cè)試結(jié)果如下圖所示蔼俐，從測(cè)試結(jié)果來看昏络，僅對(duì)電池施加擠壓時(shí)，由于電池受到的破壞較大币席，電池發(fā)生短路后慕然，電池發(fā)生熱失控。而在對(duì)電池進(jìn)行擠壓的同時(shí)對(duì)電池施加一個(gè)扭轉(zhuǎn)力佑钾，降低了擠壓對(duì)電池的破壞西疤，內(nèi)短路發(fā)生后，電壓迅速恢復(fù)次绘，沒有發(fā)生熱失控瘪阁。可見LFP電池具有非常優(yōu)異的安全性能邮偎，即使在100%SoC狀態(tài)下管跺，也能安然通過擠壓-扭轉(zhuǎn)測(cè)試。

2.對(duì)NMC電池安全性的評(píng)估

在對(duì)25Ah的NMC電池?cái)D壓-扭轉(zhuǎn)測(cè)試中禾进，發(fā)現(xiàn)50%SoC狀態(tài)下的電池都成功通過了測(cè)試豁跑，如圖a所示，60%SoC狀態(tài)下的電池有三只通過了測(cè)試泻云，如圖b所示艇拍，另外的三只沒有通過測(cè)試，如圖c所示宠纯，可見60%SoC的電池通過測(cè)試和不通過測(cè)試的概率各為50%卸夕，而80%SoC的電池則都沒有通過測(cè)試，如圖d所示脏猴。由此可見讨拷，60%SoC是NMC電池安全性的一個(gè)分水嶺，低于這個(gè)數(shù)值時(shí)電池相對(duì)是安全的处鲜，高于這個(gè)數(shù)值依粮，則電池在機(jī)械濫用的情況下的安全性將大大下降。

基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Hsin Wang為NMC電池給出了不同SoC狀態(tài)下的安全得分党令，如下表所示锚渺，在該評(píng)分體系下我們能夠更加精確的對(duì)電池的安全性進(jìn)行評(píng)估，例如50%SoC的NMC電池與100%SoC的LFP電池的安全性得分都為100分猖等，因此它們具有相近的安全性歪缅。60%SoC的NMC電池安全性風(fēng)險(xiǎn)較高，在機(jī)械濫用的情況下有50%的可能發(fā)生熱失控签子，而80%SoC的電池安全性風(fēng)險(xiǎn)非常高就壳，機(jī)械濫用情況下發(fā)生熱失控的概率為100%。

Hsin Wang設(shè)計(jì)的針對(duì)大尺寸方形電池的擠壓-扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池在機(jī)械濫用情況下的熱失控風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量的分析缺西，實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池安全性評(píng)估從定性到定量的發(fā)展涤伐，以前我們只能說某款電池的安全性是好，還是不好缨称，而采用這種方法后凝果，我們可以說某款電池的安全性有多好、多不好睦尽，就如同我們從模擬信號(hào)時(shí)代器净，進(jìn)入到了數(shù)字信號(hào)時(shí)代。Hsin Wang設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法還能夠進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化当凡，例如實(shí)驗(yàn)的電池的數(shù)量可以更多一些山害，防止偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，控制實(shí)驗(yàn)條件沿量，例如溫度等浪慌，定量評(píng)估溫度等因素對(duì)電池安全性的影響。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)朴则，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享权纤，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議乌妒。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布眉挥、編輯整理上傳，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)日频，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)深七。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片浮块、文字如涉及作品版權(quán)問題驾腕，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容砂彻，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。