2024年的新能源汽車市場，雖然得益于動力電池安全技術(shù)的進步，起火事故較此前大幅減少，但仍時有發(fā)生。導致動力電池起火的原因很多，例如電池設(shè)計缺陷、電池管理系統(tǒng)故障、外部物理損傷、不當使用和維護、環(huán)境因素等，不一而足。可喜的是，無論是政策端還是企業(yè)端，全社會都在致力于解決動力電池的安全問題。 動力電池安全標準演變
動力電池安全標準對新能源汽車的發(fā)展，起著保駕護航的作用。
2020年我國發(fā)布了GB 38031—2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》、GB 18384-2020《電動汽車安全要求》、GB 38032-2020《電動客車安全要求》等首批三項新能源汽車的強制性國家標準。
其中，GB 38031—2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》專門針對電動汽車用動力蓄電池（包括單體、電池包或系統(tǒng)）的安全要求和試驗方法進行規(guī)定，刪除電池單體針刺試驗，僅作為單體熱失控的觸發(fā)條件，增加電池系統(tǒng)熱擴散試驗，要求電池單體發(fā)生熱失控后，電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)不起火不爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時間。
 該標準于2021年1月1日實施，標志著對于整車安全的認識由單體安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全，也就是說單體針刺是否通過已不重要，關(guān)鍵要看單體熱失控后是否可以及時控制蔓延，單體熱失控和系統(tǒng)熱擴散的概念被區(qū)分開來。
2024年5月27日，為進一步提升動力電池安全性，工業(yè)和信息化部發(fā)布GB 38031 《電動汽車用動力蓄電池安全要求（征求意見稿）》。
該《征求意見稿》在既有標準基礎(chǔ)上進一步加嚴了對動力電池熱擴散測試要求，主要包括提升熱擴散要求、新增熱事件預(yù)警要求、完善熱擴散測試方法等。《征求意見稿》強調(diào)動力電池系統(tǒng)在電池單體熱失控情況下的防護能力，將熱擴散要求從“起火、爆炸前5分鐘報警”提升至“不起火、不爆炸”。并且在熱失控觸方式上，增加內(nèi)加熱觸發(fā)作為推薦方式之一。  根據(jù)行業(yè)標準定義，熱失控是指電池單體放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。熱擴散則是指電池包或系統(tǒng)內(nèi)由一個電池單體熱失控引發(fā)的其余電池單體接連發(fā)生熱失控的現(xiàn)象。 從比亞迪技術(shù)方案看動力電池熱安全技術(shù)趨勢
作為動力電池及新能源汽車生產(chǎn)制造銷售一體化，并且穩(wěn)居新能源汽車銷量世界第一的企業(yè)，比亞迪在動力電池方面的技術(shù)方案，為行業(yè)樹立了標桿，值得深入分析與學習。
一個里程碑式的事件是，2020年初，比亞迪推出刀片電池以及公布電池的針刺試驗。從單體針刺試驗結(jié)果來看，三元鋰電池劇烈燃燒，表面溫度超過500℃；而比亞迪磷酸鐵鋰刀片電池無明火、無煙，表面溫度僅30℃-60℃。據(jù)稱比亞迪推出的刀片電池針刺試驗核心目的就是要讓電池內(nèi)短路，以便觀察電池的熱失控情況及制定更好的安全防護策略。
其后，根據(jù)比亞迪公開的熱擴散試驗資料，強制引發(fā)位于中間的電池熱失控，最高溫度約為350℃。而此時鄰近位置的電池溫度僅有80℃，刀片電池只出現(xiàn)了冒煙現(xiàn)象，既沒有著火也沒有爆炸。
由此可見，基于磷酸鐵鋰材料體系（產(chǎn)熱少）和長薄型刀片電池設(shè)計（散熱快），刀片電池在發(fā)布之初既已具備較好的對熱擴散的控制能力。  刀片電池使用的是磷酸鐵鋰材料，理論上其低溫性能相對較弱。為了提高刀片電池低溫性能，首先在熱管理系統(tǒng)方面做了很多改進，比如說刀片電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計上增加保溫材料，在熱管理系統(tǒng)外側(cè)再布置一層保溫棉，整個構(gòu)成刀片電池的一個完整的熱管理系統(tǒng)。同時首創(chuàng)智能雙環(huán)流電池直冷直熱技術(shù)，提高了刀片電池冬季使用性能。  除了電池熱管理系統(tǒng)設(shè)計，2023年2月，比亞迪著重進行電芯間超級吸熱材料的專利布局，如《冷卻組件以及具有其的電池包以及車輛》（申請日：2023.02.28）、《吸熱組件、電池模組、電池包及車輛》（申請日：2023.02.28）、《包體，電芯之間設(shè)置相變件》（申請日：2023.02.27）、《一種電池包冷卻件的防護結(jié)構(gòu)及加工方法、電池包》（申請日：2023.03.28）等專利，在電池系統(tǒng)中導入高吸熱材料、相變件，通過吸熱+隔熱等組合方式抑制熱擴散，進一步降低動力電池包產(chǎn)生熱擴散的風險，提高動力電池包的安全性與可靠性。
據(jù)專利信息，透漏相變填充材料主要為親液性高分子材料和液態(tài)相變介質(zhì)，和骨架組成的冷卻組件具備不易發(fā)生形變，散熱效率高，散熱響應(yīng)快，排氣效果好等特點。  該技術(shù)的關(guān)鍵點在于采用高吸熱材料，并利用該材料的氣化潛熱，使得電芯間吸熱能力極大提升，可以完全吸收一個電芯熱失控傳遞到下一個電芯的全部熱量，從而有可能解決多個電池熱失控以及極端工況下多節(jié)電池被破壞導致的熱擴散問題，且技術(shù)方案能夠覆蓋全部電芯尺寸與不同電芯體系。
 電芯間填充相變材料 
比亞迪刀片電池2020年“出鞘安天下”，因通過針刺試驗而一舉成名。而4年多以來，比亞迪又不斷以創(chuàng)新性的熱安全技術(shù)，特別是以電芯間高吸熱材料在刀片電池中應(yīng)用，從而令刀片電池系統(tǒng)的熱安全能力足以應(yīng)對征求意見稿的“不起火，不爆炸”。
維科網(wǎng)鋰電注意到，最近的9月13日，比亞迪獲得一項重要發(fā)明專利，專利名稱為“電池系統(tǒng)及電動汽車”，申請?zhí)枮镃N201711332873.2，此專利的授權(quán)標志著公司在電池技術(shù)領(lǐng)域又邁出了堅實的一步。 總結(jié)
據(jù)統(tǒng)計，截至9月中旬，比亞迪今年以來在專利授權(quán)方面成果顯著，已新獲得2607個專利授權(quán)，相比去年同期增長了25.4%。
技術(shù)實力持續(xù)突飛猛進的背后，是研發(fā)投入的支撐。比亞迪2024年中報財務(wù)數(shù)據(jù)顯示，期內(nèi)，比亞迪研發(fā)投入高達196.21億元，同比增長41.82%，為上半年A股上市公司研發(fā)費用投入最多的企業(yè)。這進一步證明了比亞迪對研發(fā)和創(chuàng)新的高度重視。
而在創(chuàng)新技術(shù)的“防護”下，比亞迪的動力電池以及新能源汽車，都將具備更強的安全性與競爭力！ |
