动力电池挤压针刺测试必要性分析

前言：

2014年被称为新能源汽车的元年，时至今日，电动汽车已经不再是什么新鲜词汇，各种品牌的新能源汽车发展势头有如雨后春笋，无论是传统的汽车厂商还是时髦的互联网企业都摩拳擦掌，跃跃欲试，想在这还是一片蓝海的市场中占有一席之地。

而作为电动汽车的最重要的一个组成--动力电池自然更是在这些年获得了爆炸性的发展，大大小小电池企业都是不断扩充产线，开足马力以满足市场的需求。

然而，动力电池领域这种没有市场门槛，粗放式的发展必然将导致动力电池市场的不良发展。于是，工信部于2015年先后发布了《汽车动力蓄电池行业规范条件》和动力电池国标GB/T 31467.1，GB/T 31467.2，GB/T 31467.3，GB/T 31484，GB/T31485，GB/T 31486。对动力蓄电池企业的基本要求、生产条件要求、产品要求、质量标准能力要求、售后服务要求等制定了严苛的制度，并对想要进入动力电池目录的企业生产的电池制定了严格的标准。

自此开始，动力电池产业进入了良序发展阶段。不过，确有不少企业抱怨国标太过严苛，甚至比欧美国家的相关标准更严格，导致他们的产品无法满足要求。这其中又以挤压测试和针刺测试被企业提及的最多。

接下来，鄙人以自己的一些愚见对动力电池的挤压和针刺测试的必要性进行分析，希望能给广大的电池企业带来一些针对测试及整改的思路。

动力电池单体挤压标准要求：半径75 mm 的半圆柱体挤压板以(5±1) mm/s的速度垂直于蓄电池极板方向施压，直到电压达到0V或变形量达到30%或挤压力达到2 00 kN 后停止挤压。单体应不起火，不爆炸。

动力电池模块挤压标准要求：半径75 mm 的半圆柱体挤压板以(5±1) mm/s的速度与蓄电池模块在整车布局上最容易受到挤压的方向施压，直到蓄电池模块变形量达到30% 或挤压力达到蓄电池模块重量的1 000 倍和下表所列数值中较大值后停止挤压。模块应不起火，不爆炸。

分析：挤压测试模拟的是电池在电动汽车发生碰撞时可能发生的情形。车辆发生碰撞时电池有受挤压而变形的可能，电池安装在不同部位，承受的挤压力大小不同；电池在不同挤压形式下，承受的挤压力也不同。因此标准制定了最为严苛状态下的电池及模组挤压形变或压力下的安全要求。一旦单体及模组能抵抗住这种外力而不起火不爆炸，即使电动汽车发生了严重的碰撞事故，也能保证因电池起火爆炸而带来的二次伤害。

而当单体或模组在送检时发生不合格时，我们应该着手从以下几点出发去整改产品：

第一，电池的比能量是否过高，是否需要降低比能量来换取安全；第二，电池所采用的隔膜是否具有足够的韧性来防止形变导致的撕裂而发生电池内短路进而导致失效；第三，电池模组的结构是否合理等。

动力电池单体针刺标准要求：用直径5 mm~~ 8 mm 的耐高温钢针以(25±5)mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿，贯穿位置靠近所刺面的几何中心，钢针停留在蓄电池中。单体应不起火，不爆炸。

动力电池模块针刺标准要求：用直径6 mm~~10 mm 的耐高温钢针以(25±5)mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向，依次贯穿至少3 个单体蓄电池。

分析：针刺测试模拟的是电池遭遇尖锐物体刺穿时的场景。电动汽车在实际使用过程中存在异物刺入电池包内部导致电池发生内外短路的可能，而针刺之所以能引发安全性问题，原因在于过程中钉子引起电池内部短路，局部温度剧烈上升到超过活性物质的反应温度，活性物质的反应同样释放出大量热能，这样的连锁反应不断进行下去，最终可能引起整个电池的燃烧爆炸。

当电池或模组在针刺测试发生燃烧爆炸时，我们不妨从以下几个方面去改进产品：首先，电池的比能量是否过大造成电池在针刺后能量释放剧烈；其次， 电池的电解液是否有添加阻燃添加剂来阻止燃烧；再者，电池组结构的设计是否利于散热等。

电池单体针刺测试照