動力電池的安全性是新能源汽車發(fā)展中備受關注的熱點，圖1是TUV的關于動力電池安全方面測試項目，大致分為安全測試(Safety Testing)和濫用測試(Abuse Testing)。其中擠壓(crush)測試和針刺(nail penetration)測試屬于濫用測試。這兩項測試對電池的破壞性很大。擠壓是直接對電池施加外部機械力，迫使電池發(fā)生形變，從而造成電池內(nèi)部各部分的機械變形，產(chǎn)生外部\內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織破壞(例如隔膜斷裂、刺穿)，產(chǎn)生內(nèi)部短路，促發(fā)可能的熱失控。針刺是外部金屬異物直接刺入電池內(nèi)部，刺穿電池內(nèi)部組分，同樣造成內(nèi)部短路，促發(fā)可能的熱失控。這里通過一些例子來看一下這兩個測試。

圖1 電池安全和濫用測試項目

動力電池的安全性是新能源汽車發(fā)展中備受關注的熱點，圖1是TUV的關于動力電池安全方面測試項目，大致分為安全測試(Safety Testing)和濫用測試(Abuse Testing)。其中擠壓(crush)測試和針刺(nail penetration)測試屬于濫用測試。這兩項測試對電池的破壞性很大。擠壓是直接對電池施加外部機械力，迫使電池發(fā)生形變，從而造成電池內(nèi)部各部分的機械變形，產(chǎn)生外部內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織破壞(例如隔膜斷裂、刺穿)，產(chǎn)生內(nèi)部短路，促發(fā)可能的熱失控。針刺是外部金屬異物直接刺入電池內(nèi)部，刺穿電池內(nèi)部組分，同樣造成內(nèi)部短路，促發(fā)可能的熱失控。這里通過一些例子來看一下這兩個測試。

圖2 LFP 50Ah電池的針刺測試

先看一下LFP/C電池的測試。LFP材料的熱穩(wěn)定性相對較高，在濫用測試中有助于抑制或延緩熱時空的發(fā)生。這里是ELIIY Power的50Ah(106Wh/kg)電池的一個案例，由TUV做的針刺測試。針刺刺入的位置在電池表面的中心。從鋼針刺入的整個過程來看，該電池沒有觀察到任何異常現(xiàn)象，顯示出較高的安全性(圖2a-2c)。

圖3 鋼針粗細對針刺結(jié)果的影響

關于針刺試驗，EC Power利用仿真技術研究了鋼針的粗細對NCM電池(5Ah，120Wh/kg)針刺測試結(jié)果的影響。有一組數(shù)據(jù)可供參考：20mm的鋼針，針刺位置溫度達到150攝氏度需要150秒；10mm鋼針，針刺位置溫度達到150攝氏度需要75秒；5mm鋼針，針刺位置溫度達到150攝氏度僅僅需要2秒(圖3)。說明采用較細的鋼針，在針刺位置的局部溫升相對更快，更加容易造成電池熱失控。

圖4 LFP 50Ah電池的擠壓測試

圖4同樣是EIILY Power的50Ah LFP電池的擠壓測試，擠壓位置也在電池中間位置。從擠壓頭擠壓到電池厚度一半左右的位置，電池沒有觀察到任何異?，F(xiàn)象(圖4a，4b)。繼續(xù)擠壓時，可以看到電池內(nèi)部電解液噴射出來(圖4c)；繼續(xù)擠壓時，開始出現(xiàn)少量白煙(圖4d)；擠壓到圖4e位置時，觀察到電池殼體開始發(fā)生破裂；圖4f是100%擠壓變形了，電池殼體已經(jīng)被擠壓破裂成兩半，并且可以觀察到在右邊半塊電池表面的塑料包裝膜開始受熱收縮，說明此時電池內(nèi)部溫升較快。盡管如此，在整個擠壓過程中，電池沒有出現(xiàn)著火、爆炸現(xiàn)象，顯示出較好的安全特性。