特斯拉Model Y电池测试,一项未通过国标合格线,解读来了
话说端午粽子节已经过完,兄弟姐妹们也回到了各自的工作岗位。我们在小长假的3天时间里和家人亲朋阖家团聚,好不自在。但是还有很多人节假日里是没有休息的。比如警察、军人、消防员、环卫工,以及…… 汽车 媒体行业的部分工作人员。
话说咱过节一回来就看到一个大新闻,事情是这样的:知名 汽车 自媒体“懂车帝”之前创办了一个非常成功的 汽车 对撞试验节目,但他们没停下进击的脚步,又趁热打铁开办了一档叫做《懂车大爆炸》的节目,在这个节目里专门研究新能源 汽车 的安全问题。
就在我们和家人围炉夜话的时候,那边厢他们可没停着,而是干了一件大事儿。他们分别测试了特斯拉和蔚来2个品牌的当红车型——Model Y和EC 6的电池的安全性能。而所有测试结束后,发现Model Y的三元锂电池竟然没能达到我国现行的国家强制标准。
知名 汽车 媒体测试电池安全
MODEL Y电池没通过热失控测试
测试一共分:针刺、挤压、高温、过充、短路5个项目。测试的依据主要是国标GB 38031-2020(这是2021年1月1日开始执行的一套强制标准),而部分测试则依据GB/T 31485-2015(备注:带有GB/T开头的是“推荐国标”,非强制)
结果呢一连串的测试下来,特斯拉的电芯在高温项目测试中没能达到国标GB 38031-2020的最低要求,电池被200摄氏度的高温引燃并发生强烈爆炸。——事情到此为止,测试的最终解读我们就不去“过多解读”了。
单就这个测试来说,第一它确实引起了海量车友的高度关注,第二它也带给我们一些思考或者说是担忧。单纯就测试而言,特斯拉MODEL Y的电池如果按照最新的强制国标GB 38031-2020的标准评定,它只有“高温考核”一项没通过;但倘若按照推荐国标GB/T 31485-2015的标准,它除了“短路测试”一项合格,其余全都不及格。
针刺试验引发关注讨论:
为何新国标取消了这项测试?
至于为何MODEL Y的电池没能通过测试,这应该留给电池专业的人士来解读、判断。而对于我们普通消费者来说,电池的极限安全性显然是越高越好。就比如拿网上一直在争论的“针刺测试究竟有没有必要”来说,也是如此。
细心的网友可能已经发现在老的推荐国标GB/T 31485-2015中有“电池单体穿刺测试”一项,而在新的强制国标GB 38031-2020里已经被取消了。事实上针刺模拟的是金属物体在电池内部短路的情况,而内部短路会引起电池热失控。
而在新的强制国标GB 38031-2020里保留了“高温加热测试”,其实这同样是用来引发电池热失控的,因此就没有针刺的必要了。但是我们看到目前国内的头部电池厂商都在努力攻克安全难题。
我们以很多车友都在询问的比亚迪为例,他家的刀片电池无论在针刺还是高温加热测试中都安然无恙的通过了。有读者质疑“有必要把电池造的如此安全么”?但其实我们换位思考,如果我们自己是车主,显然会希望自己的车越安全越好(在成本能接受的前提下)。
安全和容量一定矛盾?
世界上真的有不怕针刺的三元
和大容量的磷酸铁锂
还有车友质疑说,单纯就电池安全来说,磷酸铁锂电池天生就比三元锂电安全的多。但问题是磷酸铁锂电池存在能量密度低、低温功率密度低、低温“克容”低的缺点。通俗来说就是同样体积或者重量的电池,磷酸铁锂的储电量相对少,而且怕低温(比如冬季的北方)
那么用容量来换取安全是否值得?反过来说三元电池无论在容量还是低温下的表现都比磷酸铁锂好,那是否我们可以接受它安全性能相对弱一点的事实呢?关于这个问题我们也思考过,但最终笔者的结论是:安全和性能,或许两者并不矛盾。
比如目前国内另一家电池头部企业宁德时代,早在2017年之前就研制出了能通过针刺测试的高能量密度三元电池。当年的测试中三元电池实现了不起火、不爆炸,电池温度只有35.1 。而且还得到了世界权威德国莱茵TÜV检测认证。
现有电池距离“理想”
依然有很大差距,但正在追赶
而比亚迪这边呢,用在“汉”身上的刀片已经达到了140Wh/kg的能量密度,而这个水准已经赶上了早期的三元锂电。但比亚迪最新的基于“磷酸铁锰锂”体系以及高压“镍锰酸锂”体系的“未来刀片”则在能量密度方面更跨越了一大步(未来的“海豚平台”拥有1000公里续航水平)。
可见,无论是磷酸家族还是X元家族,只要电池制造企业技术足够硬核,最终还是能殊途同归的。但就目前人类已经掌握的 科技 来看,具体真正“理想电池”还有很远的距离。那么什么是“理想电池”呢?下面我列出了工业上公认的,基本所有电池企业都在追赶的方向:
1. 能量密度高,同重量/同体积下能存储更多电力
2. 公里密度高,任何时候都能瞬间释放大电流,同时意味着电池能反复承受超快充电
3. 自放电(漏电)小,即使处于不用状态长达数月,电量都基本没流失
4. 抗滥用性能出色,无论是瞬间短路还是长期过充过放都不明显影响性能
5. 安全性能好,能通过任何苛刻测试,如针刺、短路、火烧、爆破等考核
6. 一致性好,同规格电池即使是不同批次也能保持所有参数的几乎一致
7. 环保性能好,物料无毒无害能完全回收
8. 制造成本低,物料容易获得,避免稀有材料依赖
一、什么是三元材料?
三元(LiCoxMnyNi1-x-yO2),具有a-NaFeO2型层状结构(R-3m空间群),理论容量约为275 mAh/g。在三元材料中,Mn始终保持+4价,没有电化学活性,只是作为材料骨架起到稳定晶体结构的作用,Ni和Co为电化学活性,分别为+2价和+3价。随着Ni、Co、Mn组成比例变化,材料的容量、安全性能等诸多性能能够在一定程度上实现可调控,业内人士习惯于按照材料的比例命名,例如111/442/532(表示Ni、Mn、Co三种元素比例)等。受镍锂互占位的影响,Ni、Mn、Co的比例为1:1:1和4:4:2时材料的结构稳定性较好。但是为了获得更多的可逆容量,三元材料的研发倾向于提高镍的含量,例如532/622/721/811等。
LiCoxMnyNi1-x-yO2晶体结构
二、三元材料的制备方法
目前,已经有多种合成方法制备LiCoMnNiO2三元正极材料,主要包括:共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾干燥法和固相反应等。共沉淀法是制备球形三元材料最常见的方法,包括:氢氧化物共沉淀法、碳酸盐共沉淀法。
共沉淀法工艺流程图:
三、改性
虽然三元材料具有良好的电化学性能,但是实际运用而言,还有不少问题需要解决,例如:锂离子的混排,提高首次效率,提高锂离子扩散系数和电子电导率。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2主要改性方法有:离子掺杂和表面包覆。表面包覆和适当的掺杂比例和均匀的掺杂能使材料的结构更稳定、改善材料的循环性能和热稳定性能。
(1)离子掺杂
锂离子电池的输出功率与材料中的电子电导及锂离子的离子电导都有直接关系,所以以不同手段提高电子电导及离子电导是提高材料的关键。
(2)表面包覆
用金属氧化物(Al2O3,ZnO,ZrO2等)修饰三元材料表面,使材料与电解液机械分开,减少材料与电解液副反应,抑制金属离子的溶解,优化材料的循环性能。同时表面包覆还可以减少材料在反复充放电过程中材料结构的坍塌,对材料的循环性能是有益的。
四、三元材料真的不安全吗?
三元材料困扰大家的可能还是安全问题,尤其是高镍三元材料。其实从国家新能源政策就可以看得出来,三元电池在公交车和大巴车上的应用受限我们就能感觉到。这是因为三元电池很难通过国标GBT 31485-2015 《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求及试验方法》中的针刺一项,2017年国家取消了这一项检测,三元电池在乘用车上得到了飞速发展,近两年已经占据了新能源市场半壁江山。
GBT 31485-2015中针刺示意图
难道三元材料真的不安全吗?其实这个问题不是简单安全或者不安全就能回答。能源这个东西就像一个炸弹,看你怎么控制它而以。控制的好它就可以杀敌报国,控制的不好可能就车毁人亡。从石油、天然气、核能等 历史 发展过程就可以看出,这些能源在世界上曾经都出现过不可控的局面。其实任何一种能源安不安全,其实就看我们控制能力,三元电池也一样,现在说三元电池不安全,恰恰说明我们还没有掌握怎么控制好它。电池安全与否,除了和材料本身有一定关系的话,还与我们使用的环境、电池管理系统、整车控制系统都有直接的关系。
摘自新闻中出现的国外某三元纯电车燃烧起火事故:
当然,三元材料本身确实还有很多问题没有解决,这也是为什么三元材料一直被大家认为不安全的原因。单纯对三元电池本身来讲,原材料本身热稳定性差和电池制作工艺两方面,应该是三元电池不安全的两个主要因素。
三元材料,是一种层状化合物,脱锂后的热稳定性不够理想,容易引起失氧和相变。而且在200℃左右材料就会分解,发生热失控。如何提高三元材料的安全性,简单说几点比较重要的:首先从三元材料本身来讲,进行陶瓷氧化铝的包覆,控制Ni的含量在合理的范围,其次在和电池体系中其他材料的配合上也要下功夫研究,例如电解液添加剂的匹配,陶瓷隔离膜的选择等。
目前NMC应用于动力电池存在的主要问题包括:
1)由于阳离子混排效应以及材料表面微结构在首次充电过程中的变化,造成NMC的首次充放电效率不高,首效一般都小于90%;
2)三元材料电芯产气较严重安全性比较突出,高温存储和循环性还有待提高;
3)锂离子扩散系数和电子电导率低,使得材料的倍率性能不是很理想;
4)三元材料是一次颗粒团聚而成的二次球形颗粒,由于二次颗粒在较高压实下会破碎,从而限制了三元材料电极的压实,这也就限制了电芯能量密度的进一步提升。
前面讲了三元改性,在此不再累赘。简单说两句吧!针对以上这些问题,目前工业界广泛采用的改性措施包括:1、杂原子掺杂。为了提高材料所需要的相关方面的性能(如热稳定性、循环性能或倍率性能等),通常对正极材料进行掺杂改性研究。2、表面包覆。三元表面包覆物可以分为氧化物和非氧化物两种。最常见的氧化物包括MgO、Al2O3、ZrO2和TiO2这几种,常见的非氧化物主要有AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2等。3、生产工艺的优化。改进生产工艺主要是为了提高三元产品品质,比如降低表面残碱含量、改善晶体结构完整性、减少材料中细粉的含量等,这些因素都对材料的电化学性能有较大影响。
结语,三元电池安全性能是个系统工程,除了材料本身需要优化,电池制作工艺也是需要考虑的。后面还有一个重要的就是电池管理系统,这个做好了,电池安全就更有保障了。
全国能源信息平台联系电话:010-65367702,邮箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝阳区金台西路2号人民日报社
修改内容包括:将原管理规定的第五条第三款修改为:“(三)具备生产新能源汽车产品所必需的技术保障能力、生产能力、产品生产一致性保证能力、售后服务及产品安全保障能力,符合《新能源汽车生产企业准入审查要求》”。将《企业集团下属企业的准入审查要求》中“一、设计开发能力”修改为:“一、技术保障能力”,并对有关内容作出相应修改。
另外,工信部还将对包括《新能源汽车生产企业准入审查要求》、《新能源汽车产品专项检验项目及依据标准》、《新能源汽车生产企业准入申请书》等十项内容进行修改或删除。
以下为通知原文:
关于修改《新能源汽车生产企业及产品
准入管理规定》的决定
(征求意见稿)
为更好适应我国新能源汽车产业发展需要,工业和信息化部决定对《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》(工业和信息化部令第39号)作如下修改:
一、将第五条第三款修改为:“(三)具备生产新能源汽车产品所必需的技术保障能力、生产能力、产品生产一致性保证能力、售后服务及产品安全保障能力,符合《新能源汽车生产企业准入审查要求》(见附件1,以下简称《准入审查要求》)。
具备工业和信息化部规定条件的大型汽车企业集团,在企业集团统一规划、统一管理、承担相应监管责任的前提下,其下属企业(包括下属子公司及分公司)的准入条件予以简化,适用《企业集团下属企业的准入审查要求》(见附件2)。”
二、删除第二十九条。
三、删除第三十条。
四、删除第三十一条。
五、将附件1《新能源汽车生产企业准入审查要求》修改为:
序号
准入审查要求
一
技术保障能力
1*新能源汽车生产企业应具备与生产的新能源汽车产品相适应的技术保障能力。在新能源汽车产品生产、产品生产一致性保证、售后服务及产品安全保障等方面建立相应的流程,制定程序文件和作业指导文件,提供全面的技术保障。
2*新能源汽车生产企业应具备对新能源汽车整车和自制部件的测试能力,能够评价、确认与技术保障能力相关的技术要求,包括:整车动力性、经济性、可靠性模拟测试能力;动力系统、驱动系统和控制系统集成测试能力(包括制动回馈功能测试能力)、电子电控系统功能测试能力及耐环境性(高温、低温、振动、盐雾等)测试能力、通讯系统模拟测试能力、控制软件分析测试能力、硬件在环测试能力、单个箱体的动力蓄电池包(超级电容器)性能测试能力及耐环境性(高温、低温、振动等)测试能力、电子电器件的电气性能基本测试能力、高压电安全测试能力。申请插电式混合动力汽车的,还应具备发动机性能/工况排放、能耗、电机性能、机电耦合装置性能综合测试台架;申请燃料电池汽车的,还应具备燃料电池系统性能测试台架、车载氢系统泄漏及高压气体安全方面的测试仪器和设备。
二
生产能力
3*新能源汽车生产企业应具备保证产品质量和安全所必需的生产设备设施。
应具备专用充电设备,数量应能保证产品充电需要。
应建立充分的安全生产管理措施、人员防护措施、应急处理措施。
4*投资项目审批文件中要求建设发动机生产条件的整车生产企业,申请插电式混合动力汽车产品时,应具备发动机的生产能力,至少应有缸体、缸盖的精加工生产线,机械化的发动机总成装配线及发动机试验台架。曲轴、凸轮轴、连杆可委托加工。
三
产品生产一致性保证能力
5新能源汽车生产企业应实施计算机信息化管理,至少应建立产品可追溯性信息管理系统,应对发动机、车载能源系统/燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、整车控制器等关键零部件总成,以及整车配置、出厂检测数据等进行可追溯性信息管理。
6针对所有原材料、常规部件、车载能源系统及其他电器系统部件、软件及服务等供方,应建立供应链管理体系,确定供方及其产品评价标准、采购技术协议、产品验证规范,对供方及其产品进行评价和选择,并进行日常监督管理,以保证产品的质量和安全性。应保留对供方及其产品的评价、选择、管理记录。
7*应具备保证产品质量所必需的进货检验、过程检验、出厂检验等设备和辅助检具,检验项目覆盖整车主要技术特性参数、主要零部件基本技术参数、功能和性能方面的检验内容,对安全、环保、节能等法规符合性、顾客特殊要求、新能源汽车专项检测项目要求应特别关注,性能指标应满足相关技术标准的要求,且与所要求的测量能力一致。
应具备车载能源系统/燃料电池系统、驱动系统的电气性能与安全、温度、储氢系统安全等项目的检验设备以及整车安全检测线。
应具备整车控制器总成检验能力、整车下线后控制系统及其子系统的检验能力,具备故障诊断专用仪器和软件。
8*应建立从关键零部件总成供方至整车出厂的完整的产品可追溯体系。应建立整车产品信息及出厂检测数据记录和存储系统,存档期限不低于产品的预期生命周期。
当产品质量、安全、环保等方面发生重大共性问题和设计缺陷时(包括由于供方原因引起的问题),应能迅速查明原因,确定召回范围,并采取必要措施;当顾客需要维修备件时,应能够迅速确定所需备件的技术状态。
对于发动机、车载能源系统/燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、整车控制器等关键部件,应建立易见的、不可更换的、唯一性标识,并建立可以支持产品追溯的信息数据库。
四
售后服务及产品安全保障能力
9应建立完整的文件化的销售和售后服务管理体系,包括人员培训(企业内部人员、经销商人员、顾客或使用单位的人员)、销售和售后服务网络建设、维修服务提供、备件提供、索赔处理、信息反馈、整车产品召回、零部件(如电池)回收及再利用、客户管理等内容,并有能力实施。
应建立相应的技术文件体系,包括销售技术培训手册、整车/底盘/电子电器系统的维修手册、备件目录、专用工具和仪器清单、产品使用说明书、售后服务承诺、应急措施等。
售后服务承诺内容应充分适宜,应在本企业网站上向社会公开,并严格履行。
已获得新能源汽车生产准入的企业如果发生重组,应保证重组后企业提供的售后服务不低于重组前作出的售后服务承诺。
10维修服务、备件供应满足所有客户要求,能保证在产品的使用寿命期限内、在企业承诺的限定服务时间内向顾客提供可靠的备件、维修和咨询服务。
售后服务体系除能独立完成或与供方协作完成与常规汽车相同的售后服务项目外,还应具备整车及车载能源系统、驱动系统、控制系统及子系统和相关部件的故障诊断专用仪器和软件,具备相应的维修服务能力和更换能力。
应建立零部件(如电池)回收及再利用的渠道,与有关各方签订相关协议,确保回收及再利用的顺利实施。
11*应建立质量信息及时反馈机制及产品安全保障机制。
应在产品全生命周期内为所销售的每一辆新能源汽车(含底盘)建立相应的档案,跟踪汽车使用、维护、维修情况,建立新能源汽车动力电池溯源信息管理系统,跟踪记录动力电池回收利用情况。
应按照与用户的协议,对已销售的全部新能源汽车(含底盘)的运行安全状态进行监测,直至汽车停止使用或报废。监测数据应至少包括车辆运行安全、故障、充电、能耗情况等方面,应对监测数据进行分析,并能为车辆改进提供数据支持。监测数据保存期应不低于产品的生命周期。企业监测平台应与地方和国家新能源汽车推广应用监测平台对接。
应建立新能源汽车安全事故应急处理制度,包括应急预案、抢险救援方案、事故调查及汇报方案等。
应编写年度报告。年度报告应长期存档备查。
注:1.申请新能源汽车生产企业准入的企业,如已按照相同类别的常规汽车生产企业准入管理规则通过审查,则对相关要求免予审查。
2.表中准入审查要求分为否决项和一般项两类,共11个条款,标注“*”的条款(共7个)为否决项。
3.判定原则如下:
(1)现场考核全部否决项均符合要求,一般项不符合不超过2项,审查结论为通过;其余情况均为不通过。
(2)当现场考核结果未达到本注中第(1)条要求时,申请企业可在2个月内针对不符合项进行整改,经验证后达到本注中第(1)条要求的,考核结论为通过;验证未达到第(1)条要求的,结论为不通过,申请企业6个月后方可重新提出申请。整改验证只能进行一次。
六、将附件2《企业集团下属企业的准入审查要求》中“一、设计开发能力”修改为:“一、技术保障能力”,并对有关内容作出相应修改。
具体见附件2《企业集团下属企业的准入审查要求》。
七、对附件3《新能源汽车产品专项检验项目及依据标准》做以下修改:
(一)将GB/T 18387-2008《电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法,宽带,9kHz~30MHz》修改为,GB/T 18387-2017《电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法》;
将GB/T 4094.2-2005《电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志》修改为,GB/T 4094.2-2017《电动汽车操纵件、指示器及信号装置的标志》;
将GB/T 19836-2005《电动汽车用仪表》修改为,GB/T 19836-2019《电动汽车仪表》;
将GB/T 18386-2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》修改为,GB/T 18386-2017《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》。
(二)删除GB/T 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》,新增GB/T 34657.2-2017《电动汽车传导充电互操作性测试规范第2部分:车辆》
(三)新增5项标准,分别为:GB/T 33978-2017《道路车辆用质子交换膜燃料电池模块》、GB/T 34585-2017《纯电动货车技术条件》、GB/T 37154-2018《燃料电池电动汽车整车氢气排放测试方法》、GB/T 37153-2018《电动汽车低速提示音》、GB/T 34598-2017《插电式混合动力电动商用车技术条件》。
具体见附件3《新能源汽车产品专项检验项目及依据标准》。
八、对附件4《新能源汽车生产企业准入申请书》做以下修改:
(一)删除“与新能源汽车产品有关的专业技术人员总数(人)”的内容;
(二)删除“新能源汽车产品设计能力及设计开发过程说明(包括研发机构和人员、开发工具和设备、开发过程描述等)”的内容;
(三)删除“产品开发主要设施设备(含必要的软件程序)清单”的内容。
具体见附件4《新能源汽车生产企业准入申请书》。
九、根据有关标准制修订情况,对附件5《新能源汽车产品主要技术参数表》内容进行修改。
具体见附件5《新能源汽车产品主要技术参数表》。
十、对附件6《新能源汽车年度报告》做以下修改:
删除对“新产品研发情况”、“研发能力和条件建设情况”内容。
具体见附件6《新能源汽车年度报告》。
自2020年月日起施行《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》(工业和信息化部令第39号)根据本决定作相应修改,重新公布。
附件1
新能源汽车生产企业准入审查要求
序号
准入审查要求
一
技术保障能力
1*新能源汽车生产企业应具备与生产的新能源汽车产品相适应的技术保障能力。在新能源汽车产品生产、产品生产一致性保证、售后服务及产品安全保障等方面建立相应的流程,制定程序文件和作业指导文件,提供全面的技术保障。
2*新能源汽车生产企业应具备对新能源汽车整车和自制部件的测试能力,能够评价、确认与技术保障能力相关的技术要求,包括:整车动力性、经济性、可靠性模拟测试能力;动力系统、驱动系统和控制系统集成测试能力(包括制动回馈功能测试能力)、电子电控系统功能测试能力及耐环境性(高温、低温、振动、盐雾等)测试能力、通讯系统模拟测试能力、控制软件分析测试能力、硬件在环测试能力、单个箱体的动力蓄电池包(超级电容器)性能测试能力及耐环境性(高温、低温、振动等)测试能力、电子电器件的电气性能基本测试能力、高压电安全测试能力。申请插电式混合动力汽车的,还应具备发动机性能/工况排放、能耗、电机性能、机电耦合装置性能综合测试台架;申请燃料电池汽车的,还应具备燃料电池系统性能测试台架、车载氢系统泄漏及高压气体安全方面的测试仪器和设备。
二
生产能力
3*新能源汽车生产企业应具备保证产品质量和安全所必需的生产设备设施。
应具备专用充电设备,数量应能保证产品充电需要。
应建立充分的安全生产管理措施、人员防护措施、应急处理措施。
4*投资项目审批文件中要求建设发动机生产条件的整车生产企业,申请插电式混合动力汽车产品时,应具备发动机的生产能力,至少应有缸体、缸盖的精加工生产线,机械化的发动机总成装配线及发动机试验台架。曲轴、凸轮轴、连杆可委托加工。
三
产品生产一致性保证能力
5新能源汽车生产企业应实施计算机信息化管理,至少应建立产品可追溯性信息管理系统,应对发动机、车载能源系统/燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、整车控制器等关键零部件总成,以及整车配置、出厂检测数据等进行可追溯性信息管理。
6针对所有原材料、常规部件、车载能源系统及其他电器系统部件、软件及服务等供方,应建立供应链管理体系,确定供方及其产品评价标准、采购技术协议、产品验证规范,对供方及其产品进行评价和选择,并进行日常监督管理,以保证产品的质量和安全性。应保留对供方及其产品的评价、选择、管理记录。
7*应具备保证产品质量所必需的进货检验、过程检验、出厂检验等设备和辅助检具,检验项目覆盖整车主要技术特性参数、主要零部件基本技术参数、功能和性能方面的检验内容,对安全、环保、节能等法规符合性、顾客特殊要求、新能源汽车专项检测项目要求应特别关注,性能指标应满足相关技术标准的要求,且与所要求的测量能力一致。
应具备车载能源系统/燃料电池系统、驱动系统的电气性能与安全、温度、储氢系统安全等项目的检验设备以及整车安全检测线。
应具备整车控制器总成检验能力、整车下线后控制系统及其子系统的检验能力,具备故障诊断专用仪器和软件。
8*应建立从关键零部件总成供方至整车出厂的完整的产品可追溯体系。应建立整车产品信息及出厂检测数据记录和存储系统,存档期限不低于产品的预期生命周期。
当产品质量、安全、环保等方面发生重大共性问题和设计缺陷时(包括由于供方原因引起的问题),应能迅速查明原因,确定召回范围,并采取必要措施;当顾客需要维修备件时,应能够迅速确定所需备件的技术状态。
对于发动机、车载能源系统/燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、整车控制器等关键部件,应建立易见的、不可更换的、唯一性标识,并建立可以支持产品追溯的信息数据库。
四
售后服务及产品安全保障能力
9应建立完整的文件化的销售和售后服务管理体系,包括人员培训(企业内部人员、经销商人员、顾客或使用单位的人员)、销售和售后服务网络建设、维修服务提供、备件提供、索赔处理、信息反馈、整车产品召回、零部件(如电池)回收及再利用、客户管理等内容,并有能力实施。
应建立相应的技术文件体系,包括销售技术培训手册、整车/底盘/电子电器系统的维修手册、备件目录、专用工具和仪器清单、产品使用说明书、售后服务承诺、应急措施等。
售后服务承诺内容应充分适宜,应在本企业网站上向社会公开,并严格履行。
已获得新能源汽车生产准入的企业如果发生重组,应保证重组后企业提供的售后服务不低于重组前作出的售后服务承诺。
10维修服务、备件供应满足所有客户要求,能保证在产品的使用寿命期限内、在企业承诺的限定服务时间内向顾客提供可靠的备件、维修和咨询服务。
售后服务体系除能独立完成或与供方协作完成与常规汽车相同的售后服务项目外,还应具备整车及车载能源系统、驱动系统、控制系统及子系统和相关部件的故障诊断专用仪器和软件,具备相应的维修服务能力和更换能力。
应建立零部件(如电池)回收及再利用的渠道,与有关各方签订相关协议,确保回收及再利用的顺利实施。
11*应建立质量信息及时反馈机制及产品安全保障机制。
应在产品全生命周期内为所销售的每一辆新能源汽车(含底盘)建立相应的档案,跟踪汽车使用、维护、维修情况,建立新能源汽车动力电池溯源信息管理系统,跟踪记录动力电池回收利用情况。
应按照与用户的协议,对已销售的全部新能源汽车(含底盘)的运行安全状态进行监测,直至汽车停止使用或报废。监测数据应至少包括车辆运行安全、故障、充电、能耗情况等方面,应对监测数据进行分析,并能为车辆改进提供数据支持。监测数据保存期应不低于产品的生命周期。企业监测平台应与地方和国家新能源汽车推广应用监测平台对接。
应建立新能源汽车安全事故应急处理制度,包括应急预案、抢险救援方案、事故调查及汇报方案等。
应编写年度报告。年度报告应长期存档备查。
注:1.申请新能源汽车生产企业准入的企业,如已按照相同类别的常规汽车生产企业准入管理规则通过审查,则对相关要求免予审查。
2.表中准入审查要求分为否决项和一般项两类,共11个条款,标注“*”的条款(共7个)为否决项。
3.判定原则如下:
(1)现场考核全部否决项均符合要求,一般项不符合不超过2项,审查结论为通过;其余情况均为不通过。
(2)当现场考核结果未达到本注中第(1)条要求时,申请企业可在2个月内针对不符合项进行整改,经验证后达到本注中第(1)条要求的,考核结论为通过;验证未达到第(1)条要求的,结论为不通过,申请企业6个月后方可重新提出申请。整改验证只能进行一次。
附件2
企业集团下属企业的准入审查要求
一、技术保障能力
企业集团如果具备共用与通用的技术保障能力,则下属企业可以借用,并简化《准入审查要求》“技术保障能力”的考核要求。
二、生产能力
下属企业应满足《准入审查要求》“生产能力”的相关要求。
对于车身、底盘等总成部件,如果企业集团在冲压、焊装等方面有统一生产布局,则可简化下属企业的相关能力要求。
三、产品生产一致性保证能力
下属企业应满足《准入审查要求》“产品生产一致性保证能力”的相关要求,并能够独立实施。但在检验能力中,涉及定期抽查、型式检验等方面的工作可由企业集团统一完成。
共用与通用产品的零部件配套可在企业集团统一管理、统一评价、统一要求下进行。下属企业的专有产品,应由下属企业自行制定要求、自行评价,指定配套企业。
四、售后服务及产品安全保障能力
可由企业集团统一销售渠道、提供通用性服务。下属企业的专有产品,应由下属企业提供专项服务。
附件3
新能源汽车产品专项检验项目及依据标准
序号
检验项目
标准名称
标准号
备注
1储能装置(单体、模块)
电动汽车用锌空气电
GB/T?18333.2-2015
6.2.4、6.3.4?90°倾倒试验对水系电解液蓄电池暂不执行。
车用超级电容器
QC/T?741-2014
电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法
GB/T?31484-2015
6.5工况循环寿命结合整车可靠性标准进行考核。
电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法
GB/T?31485-2015
6.2.8、6.3.8针刺试验暂不执行。
电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法
GB/T?31486-2015
道路车辆用质子交换膜燃料电池模块
GB/T 33978-2017
储能装置(电池包)
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/T?31467.3-2015
对于由车体包覆并构成电池包箱体的,要带箱体/车体测试;电池包或系统尺寸较大,无法进行台架安装测试时,可进行子系统测试。
2电机及控制器
电动汽车用驱动电机系统?第1部分:技术条件
GB/T?18488.1-2015
5.6.7电磁兼容性结合GB/T 18387-2008电磁兼容考核;5.7可靠性试验结合整车可靠性进行考核;附录A不执行。
电动汽车用驱动电机系统 第2部分:试验方法
GB/T?18488.2-2015
10可靠性试验、9.7电磁兼容性暂不执行。
3电动汽车安全
电动汽车 安全要求 第1部分:车载可充电储能系统(REESS)
GB/T?18384.1-2015
5.1.2(除乘用车和N1类车辆外的其他汽车)绝缘电阻测试条件,可在室温条件下进行;
5.2污染度暂不执行;
5.3有害气体和其他有害物质排放暂不执行。
电动汽车 安全要求 第2部分:操作安全和故障防护
GB/T?18384.2-2015
6用户手册涉及项目暂不执行;
8紧急响应涉及项目暂不执行。
电动汽车 安全要求 第3部分:人员触电防护
GB/T?18384.3-2015
6.3.3电容耦合 暂不执行;
7.2B(除乘用车和N1类车辆外的其他汽车)绝缘电阻测试条件,可在室温条件下进行;
9用户手册 涉及项目暂不执行。
燃料电池电动汽车 安全要求
GB/T?24549-2009
4电磁场辐射
电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法
GB/T?18387-2017
5电动汽车操纵件
电动汽车 操纵件、指示器及信号装置的标志
GB/T?4094.2-2017
6电动汽车仪表
电动汽车仪表
GB/T 19836-2019
7能耗
电动汽车 能量消耗率和续驶里程 试验方法
GB/T?18386-2017
轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法
GB/T?19753-2013
重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法
GB/T?19754-2015
8电动汽车除霜除雾
电动汽车风窗玻璃除霜除雾系统的性能要求及试验方法
GB/T?24552-2009
5.1.1除霜试验环境温度对于燃料电池电动汽车为-10℃。
9纯电动汽车技术条件
纯电动乘用车 技术条件
GB/T?28382-2012
纯电动货车 技术条件
GB/T 34585-2017
10燃料电池发动机
燃料电池发动机性能试验方法
GB/T?24554-2009
11燃料电池电动汽车 加氢口
燃料电池电动汽车 加氢口
GB/T?26779-2011
12燃料电池电动汽车 车载氢系统 技术要求
燃料电池电动汽车 车载氢系统 技术要求
GB/T?26990-2011
燃料电池电动汽车 车载氢系统 试验方法
GB/T?29126-2012
燃料电池电动汽车整车氢气排放测试方法
GB/T 37154-2018
13电动汽车传导充电用连接装置
电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求
GB/T?20234.1-2015
电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口
GB/T?20234.2-2015
电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口
GB/T?20234.3-2015
14通信协议
电动汽车传导充电互操作性测试规范 第2部分:车辆
GB/T 34657.2-2017
15碰撞后安全要求
电动汽车碰撞后安全要求
GB/T?31498-2015
采用B级电压的燃料电池电动汽车应符合本标准规定。
16超级电容电动城市客车
超级电容电动城市客车
QC/T?838-2010
5.1.3.1绝缘、5.2.1高压电器设备及布线、5.3低压电器设备及电路设施暂不执行。
17插电式混合动力电动汽车技术条件
插电式混合动力电动乘用车 技术条件
GB/T 32694-2016
插电式混合动力电动商用车 技术条件
GB/T 34598-2017
18电动汽车远程服务与管理系统技术规范
电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第2部分:车载终端
GB/T 32960.2-2016
电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第3部分:通讯协议及数据格式
GB/T 32960.3-2016
19.定型试验
电动汽车 定型试验规程
GB/T?18388-2005
4.1.2、4.1.3电动车除霜除雾结合GB/T?24552-2009标准的方法和要求考核。4.3可靠性行驶对于纯电动乘用车按照GB/T 28382-2012标准4.9可靠性要求考核。
混合动力电动汽车 定型试验规程
GB/T?19750-2005
超级电容电动城市客车 定型试验规程
QC/T?925-2013
电动汽车 动力性能 试验方法
GB/T?18385-2005
混合动力电动汽车 动力性能 试验方法
GB/T?19752-2005
9.7混合动力模式下的30分钟最高车速暂不执行。
燃料电池电动汽车 最高车速试验方法
GB/T?26991-2011
20低速提示音
电动汽车低速提示音
GB/T 37153-2018
来源:第一电动网
作者:王鸣幽
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
网友自行进行穿刺测试
为了验证三元锂电池能否通过针刺测试,有网友进行了一次硬核的三元锂电池穿刺实验。据博主@锂电大全小鱼介绍,其进行穿刺实验的电池为宁德时代811三元锂电池单体,电池容量234a电压4.14v(满电为4.2V),穿刺钢针直径7毫米,穿刺速度25mm/s,执行GB/T 31485标准进行穿刺测试。
随后开始进行穿刺实验,从实验画面中可以看出,从钢针刚穿刺电池后,电池内部就发生了剧烈膨胀现象。而后,电池单体瞬间爆炸,同时伴随有起火现象,电池开始剧烈燃烧,电池内部物质向外喷射而出。很显然,该款三元锂电池单体没能通过穿刺测试。
不过穿刺测试确实是相对比较严苛的测试方法,在日常驾驶中,哪怕发生比较严重的交通事故,也很难触发这个场景。
811电池是什么?
我们俗称的811电池是NCM811三元锂电池,即正极材料中为镍钴锰,同时含量比例为80%:10%:10%的三元锂电池,是目前最高能量密度与最高技术含量的锂电池。由于NCA电池技术壁垒高,且日企垄断了NCA材料市场,中国电池制造商在多重因素下,大多选择NCM路线。
而使用NCM811电池的主要目的就是提升能量密度。现在多以523和622型为主,单体能量密度在200Wh/kg,而NCM811电池一举突破300Wh/kg,相当于能量密度提升了50%,这相当于同样体积的电池仓,可以携带更多的锂电池,或者大幅降低锂电池质量。
此外,811电池的成本也相比其他电池要更低,因为钴的成本一直在上涨,减少钴的含量就可以降低生产成本。在使用811电池后,普遍成本可以降低8%的成本。以特斯拉Model 3为例,它使用的2170电芯将正极材料中所需钴的含量降低到 10%以下,甚至低于其他电池产商生产的下一代NCM811电池中钴含量。
当然,凡事有利就有弊。811电池存在的安全隐患也要比其他电池更大。随着镍含量的提高,正极材料的稳定性随之下降,在遇到高温、外力冲击等情况时,高镍电池会存在安全隐患,且高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一个待解的问题。作为应用到汽车产品中的关键部件,高镍产品在安全方面仍然需要有更大程度的改进,可以说这是未来三年要努力克服的问题。
不过值得一提的是,不光811电池不能顺利通过穿刺测试,由于三元锂电池的特性,至今没有任何一款锂电池可以顺利通过该测试。
根据工业和信息化部公布的GB 30381-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中,特别提出了电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。
哪些车搭载了811电池?
前几天,广州市的一台广汽新能源Aion S汽车在无充电的情况下突然着火,且火势凶猛并伴有浓烟,着火点或位于后尾箱,并可听见小程度的爆炸声。
尽管目前尚不清楚是否起火原因,但这台车就搭载的是811电池,这让Aion s的电池能量密度达到了180Wh/kg,在电池组容量为58.8kWh的情况下,便可以轻松突破500km续航大关。
此外宝马X1插电混动版本、蔚来ES6、吉利几何A,以及刚刚上市的小鹏P7等车型,均搭载了NCM811电池,换句话说,如果想要实现更长的续航表现,搭载811电池似乎是最快、成本最低的方案。
当然,811电池的安全性就像当年被诟病无数的双离合变速器一样,尽管天生就存在缺陷,但凭借着其他方面出色的表现依然无法令人拒绝,未来如何在续航、成本、安全等方面做出综合考虑,对汽车厂商来说,也是一个值得思考的问题。
此外,未来三元高镍材料的安全性可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。而另一方面,动力电池包内的其他设备也在进步,比如电池管理系统,比如各种传感器等等,它们也能弥补一部分电池在安全性能方面的不足。不过,想要让811电池安全性有质的飞跃,肯定还有很长的一段路要走。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
虽然美国国家公路交通安全管理局认为,电动汽车的起火概率低于柴油和汽油动力汽车,我国消防应急管理部门也表达了类似的观点,但每当有纯电动汽车自燃的消息时,总是会引起人们的注意。国家新能源汽车大数据联盟数据显示,去年5月以来发生事故的车辆主要是2021年生产的车辆。其中,事故车辆86%为三元锂离子电池,7%为磷酸铁锂电池,7%不确定。与电池有关的自燃事故大多与电池热失控密切相关。
那么什么是热失控呢?电池的热失控是指电池内部化学反应的生热速率远大于散热速率,大量的热量在电池内部积聚,导致电池温度迅速升高,最终导致电池起火或爆炸。
与2015版相比,最新强制性国家标准有明显变化。2015版除了对现有项目进行修订外,取消了模块级安全测试、电池针测试、电池跌落测试、电池低压测试、电池海水浸泡测试、电池跌落测试和电池翻转测试,增加了电池组热扩散测试和过流保护测试。在实施层面,由于新国标尚未正式实施,企业可以选择性实施新国标规定的过充和热扩散试验,2021年国标强制规定的针刺试验现在作为可选项目由企业选择性实施。
●测试样本有哪些?
在这次针刺测试中,除了比亚迪最新的刀片电池,为了对比,我们还找到了常见的磷酸铁锂电池和NCM622三元锂离子电池进行测试。我们需要看看这三种电池在严苛的针刺测试下表现如何。
本次针刺测试的电池样品均为比亚迪生产的汽车动力电池电芯,每个电芯的单体容量均在100Ah以上。从上图可以看出,普通磷酸铁锂电池和NCM622三元锂离子电池在外观和结构设计上没有太大区别。叶片明显不同于上述两种,其阳极和阴极分别设置在电池长度方向的两端。
●刀片电池是什么黑科技?
既然今天针灸测试的主角是刀片电池,首先我们要对它有一个大概的了解。比亚迪的刀片电池是什么样的东西?技术有多先进?现在我给大家科普一下。
根据之前公布的消息,韩春电动版车型将配备一个重量为549千克、容量为77千瓦时的电池组。根据刀片电池单体的参数,电池组将集成200多个刀片电池单体。
通过比亚迪 CT P设计,将电池包壳内空的利用率从传统设计方式的40-50%提升到60-80%。新设计的直接好处就是在采用原有磷酸铁锂电池技术的前提下,大大提高了纯电动汽车的续航里程。面对上刀片电池,进行了简单的科普,更详细的技术分析可以在下面文章的相关介绍中找到。
针灸实验是怎么做的?
按照GB/T 31485-2015的针刺试验方法,给电池充满电,使用直径5-8毫米的耐高温钢针以毫米/秒的速度从垂直于电池板的方向刺入,刺入位置应靠近被刺穿面的几何中心,钢针应留在电池内观察1小时不着火。
当单个电池的热量失控时,其外壳温度越高,电池之间的热扩散越快,这意味着相邻电池会更快升温,并相继触发热失控,导致电池组的安全系数降低。如果实验中的鸡蛋被快速油炸,说明电池被针刺时明显失控,导致电池温度急剧上升。
试验结果解析
●实验结果如何?
针灸试验是在比亚迪的电池实验室进行的。由于实验室的保密性和安全性,我们无法拍摄电池针刺过程,所以我们将通过实验室专用的官方监控摄像头拍摄的视频进行讲解。
更多精彩视频,均在车载家庭视频频道。
【三种电池样品针刺试验视频】
◆三元锂离子电池
首先我们要做的是NCM622三元锂离子电池的针刺测试,相信是观众最关心的部分,因为目前国内纯电动汽车很大一部分使用三元锂离子电池。对三元锂离子电池有一定了解的朋友应该知道,车用三元锂离子电池很难通过针刺测试。只要针刺触发内部短路,电池就会立即失去对热量的控制。让我们用测试来看看三元锂离子电池在针刺测试中会有什么反应。
从实验现象中我们可以知道,当钢针刺穿电池导致三元锂离子电池内部短路时,极高的升温速率会使三元正极材料迅速达到200摄氏度左右的分解温度,三元正极材料会高速分解产生大量的游离氧,这将进一步增加各种化学反应的发热,增加电池内部的升温速率,也使电池的内压迅速上升。电池内部迅速上升的压力迅速推开泄压阀,内部高压电解液喷涌而出。此时外部空气体进入电池,电池内部残留的新鲜空气体+极高温度+可燃电解液爆炸起火。
◆普通磷酸铁锂电池
接下来我们切换到普通磷酸铁锂电池。钢针从中心穿透电池内板。钢针刺入电池后,电池电压开始下降,电池外壳膨胀到一定程度,说明电池内部短路导致内部压力快速上升,随后泄压阀打开,电池内部高压电解液喷出,随后电池外壳温度随着电压快速下降而快速上升,最高达到239摄氏度。随着电池的内容物全部通过减压阀喷出,电池外壳的温度开始慢慢回落,直到观察期结束。穿孔位置附近的鸡蛋已经被高温外壳煮熟,说明测试时电池外壳温度较高。
磷酸铁锂电池热失控反应不如三元锂离子电池严重的原因是其正极材料分解温度在500℃以上,热失控温度高于三元锂离子电池,热失控风险相对较低。此外,磷酸铁锂电池正极分解时产生的氧气量较少,限制了内压的增加和温度的升高。一方面可以避免电池内部压力过大的爆炸,另一方面也在一定程度上限制了易燃电解液燃烧的可能性。在磷酸亚铁锂的热失控试验中,其升温速率远低于三元锂离子电池,这也是其安全系数较高的重要特点之一。
从实验现象可以看出,用针刺触发普通磷酸铁锂电池内部短路会导致热失控。当普通磷酸铁锂电池失去对热量的控制时,电池内部的温度和压力会迅速升高,导致电池外壳鼓包到一定程度,碰到排气阀打开。虽然视频的效果看起来惊险,但在整个测试过程中,电池并没有起火爆炸,安全性还是值得肯定的。值得一提的是,泄压阀是一种热失控保护措施,在本次试验中发生热失控时,适时开启,证明该措施是有效的。
◆刀片电池
最后,我们测试了刀片电池。钢针从中心穿透刀片电池的极板后,电池的压降和表面温升都很轻微,穿刺处没有火花、烟雾或电解液,电池壳也没有鼓包。穿刺后一小时内,穿刺刀片电池的电压和表面温度非常稳定,穿刺位置附近打中的鸡蛋没有被炸的趋势。
看到这里,一些购买了三元锂离子电池纯电动汽车的朋友可能开始坐不住了。换成用磷酸铁锂电池的型号安全吗?等一下,以上测试是电池单体的部分安全测试。虽然三元锂离子电池电芯的安全系数较低,但通过优化电池包结构设计,严格监控电池管理系统,可以提高该类型电池在电池包层面的安全系数。请继续往下看。
●如何保证搭载三元锂离子电池的车辆安全?
从车辆安全的角度来看,新国标增加了新的热扩散试验,要求电池组或电芯热失控引起热扩散,会导致乘员舱危险,并为乘员提供预警信号,提醒其撤离。热扩散试验的目的是为了提高电动汽车在使用中的安全性,保证用户的人身安全。
有朋友会问,现在热度失控报警还来得及吗?要回答这个问题,首先要了解电池组的结构。电池组中有几十到几千个电池单元,一个电池单元的热失控不会立即触发相邻电池单元的热失控。所以,电池组真正烧到损害人身安全的程度,其实是有一个过程的。虽然三元锂离子电池热失控的安全系数相对较低,但通过电池单体泄压阀的设计,在电池单体之间加入隔热材料,可以有效防止热扩散,减缓或避免其他电池单体的热失控,延长乘客的逃生时间。
因为针刺不是常规的电池失效模式,所以电动汽车的电池组或电芯在日常使用中极难针刺。然而,在严重的碰撞事故中,电池单元变形导致热失控是一种常见的故障模式。通过加强电池组和周围保护结构的强度,可以更好地避免电池单体压缩变形引起的热失控。
总的来说,目前量产车型搭载的三元锂离子电池安全系数较低,但通过对电池组和电池管理系统的优化设计,可以在使用层面提升这种电池技术的安全性。目前国标的基本要求还是比较严格的,消费者不需要谈三元锂离子电池的变色问题。
目前就国内技术水平而言,安全指标在一定程度上限制了三元锂离子电池组整体能量密度的进一步提升,而较低的单体能量密度则限制了磷酸铁锂电池组或刀片电池组整体能量密度的提升。相比之下,未来几年,磷酸铁锂电池或刀片电池组将通过电池技术优化和无模组电池组设计优化,使电池组整体能量密度提升空,甚至可以 超越 受安全指标限制的三元锂离子电池组。
●编辑摘要:
三元锂离子电池单体热失控的安全系数较低,但通过加强电池组外壳强度、完善电池管理系统中热失控的检测预警机制、使用隔热材料降低热扩散速率等措施,可以有效增强电池组的整体安全系数,从而满足汽车动力电池国家标准的安全要求,提高其使用水平的安全性。磷酸铁锂电池/刀片电池的能量密度相对较低,但其热失控安全系数远高于三元锂离子电池,有利于利用模块化设计进一步提高电池组整体能量密度,增加电动车续航里程,从而在安全性和续航性之间达到更好的平衡。@2019
动力电池热失控威胁生命安全
锂电池的发热和热失控,我们其实并不陌生,从笔记本电脑到智能手机,因为使用不当、设计缺陷等原因而导致过热或爆炸的示例时有发生。而电动汽车庞大的电池包覆盖成百上千个电池单体,只要一个单体发生短路引发热失控,整个电池包就有可能被殃及,造成安全事故。
导致电池单体热失控的原因有很多,比如外力破坏、高温炙烤、生产工艺缺陷等等。不同的电池单体由于材料不同、设计不同,在发生短路后,热失控的剧烈程度会不一样。一般来说,三元锂电池热量释放剧烈,表现为爆燃或者自燃;铁锂电池热量释放慢,表现为喷烟,或者喷烟后自燃。
热失控的剧烈程度,与电池自燃的概率正相关,这直接关系到乘坐者的生命安全。鉴于新能源车自燃事件频发,新国标也明确增加了电池热扩散实验,要求电池热失控后5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。
针刺测试刺中新能源车行业痛点
内部短路是电池热失控的罪魁祸首。那么,如何在电池开发时验证内部短路引发热失控的状态?针刺测试看似有些极端,但其实是最直接的试验方法。
针刺测试,就是在实验室环境下,利用钢针刺穿电池单体(或者模组),强制破坏电池内部结构,造成内部短路,进而引发热失控。在GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中,能够在针刺贯穿后1小时内不爆燃、不起火的电池,才算通过针刺测试。
在众多电池安全测试中,针刺测试是业内公认最难通过的,被称为“电池安全测试领域的珠穆朗玛峰”。测试视频让人们亲眼目睹、直观感受到该项测试的震撼,也证明刀片电池无可比拟的安全优势。
通过针刺测试视频我们可以看到,在同样条件下,三元锂电池在针刺瞬间出现剧烈的温度变化,表面温度迅速超过500℃,并发生极端的热失控——剧烈燃烧现象,电池表面的鸡蛋被炸飞。传统块状磷酸铁锂电池在被穿刺后无明火,有烟,表面温度达到200℃~400℃,电池表面的鸡蛋被高温烤焦。刀片电池在针刺穿透后无明火、无烟,表面温度在30-60℃区间。
由于针刺测试对三元锂电池过于严苛,特别是近年来三元锂电池追求高镍化,使得热稳定性进一步下降,因此针刺测试每刺一针,都刺在了动力电池行业的痛点之上。也因此,自2017年开始,针刺测试不再作为动力电池安全测试的强制标准,而在新国标中,针刺测试干脆被直接拿下。
多场景,针刺测试和日常用车联系紧密
针刺测试不仅仅是一项滥用测试,它和我们日常用车联系其实非常紧密。首先,生产工艺缺陷、电池遭遇过充过放,都有可能导致锂离子电池内部生长出枝晶,枝晶刺穿电池内部的隔膜后,就会导致内短路引发热失控;相邻车辆起火等外部热源的炙烤下,电池内部也有可能发生内短路,导致热失控。
另外,乘用车动力电池包放在车辆底部,车辆托底、碰撞时电池包受到挤压发生变形,有可能伤及电芯,导致内短路,引发热失控。总之,锂离子电池的特性决定,动力电池不可能绝对安全,因此,负责任的电池生产厂商会将开发测试标准尽可能“就高不就低”。
作为消费者,应当在选择新能源车时擦亮眼睛,将动力电池的安全性作为重要参考指标,而不只是一味地追逐高续航。从行业层面看,刀片电池从技术上引领全球动力电池回到发展正轨,如果能在新能源车中大量普及使用,也势必将帮助整个行业更加健康安全地成长。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
电动汽车发生自燃事故,其最根本的原因之一为电池热失控。
电池热失控定义:指电池内部出现放热连锁反应引起电池温升速率急剧变化的过热现象。电池的热失控在宏观上主要表现为冒烟、起火燃烧以及爆炸。
电池热失控的诱因:机械电气诱因(碰撞、针刺、挤压、电解液泄漏)、电化学诱因(内短路、过充电、过放电、浸水(电解水反应))、热诱因(电池包内接触电阻变大引起局部热集中、电池包温度过高(环境着火)、温控效果达不到要求)。D60EV电池包在开发过程中,通过电池相关安全测试标准(如GB/T 31485, GB/T 31467.3),可大幅减少甚至避免热失控事故的发生。
这个是2011-2018的90起的分布统计,机率上看不算太大。自己多注意点,持续升温的话考虑更换吧。
基本思路是:在保持2016-2020年补贴政策总体稳定的前提下,通过调整完善补贴方法、改进资金拨付方式、提高生产企业及产品准入门槛、建立健全监管体系等措施,形成进一步鼓励技术进步和扶优扶强的财政补贴机制,净化产业发展环境,促进产业健康快速发展。
具体措施包括:一是调整完善补贴标准。全面提高新能源汽车产品技术要求,结合产业发展和技术进步情况,从整车能耗、续驶里程、电池性能、安全要求等方面提高财政补贴准入门槛;建立以提高动力电池技术水平为核心、以电池容量大小为主要测算依据的新能源客车补贴体系;细化新能源货车和专用车补贴方案,补贴标准按电池电量分档累退;设置中央和地方补贴上限,引导企业不断提高产业化水平、降低生产成本。二是落实推广应用主体责任。地方政府是新能源汽车推广应用的责任主体,应结合本地实际,科学制定新能源汽车推广方案,加大对新能源汽车充电基础设施的支持力度,加快城市公交、出租、环卫等公共服务领域新能源汽车更新更换,强化财政资金管理,建立健全地方监管平台,加强对企业监督检查。各有关企业要加大技术研发投入力度,提高产品性能水平,确保安全可靠,要建立企业监控平台,确保产品推广信息真实、准确、可查。工业和信息化部将建立国家新能源汽车监管平台,会同有关部门加强推广应用监督检查。三是严厉打击骗补。对违规谋补骗补的企业,协助企业谋补骗补的政府机关及其工作人员,以及管理制度不健全、审核把关不严、核查工作组织不力、存在企业骗补行为的地区,有关部门将按照相关法律法规和规定予以处罚。
调整政策从2017年1月1日起实施。
以下是公告原文:
各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅(局)、工业和信息化主管部门、科技厅(局、科委)、发展改革委:
为进一步促进新能源汽车产业健康发展,不断提高产业技术水平,增强核心竞争力,做好新能源汽车推广应用,经国务院批准,现将有关事项通知如下:
一、调整完善推广应用补贴政策
(一)提高推荐车型目录门槛并动态调整。一是增加整车能耗要求。纯电动乘用车按整车整备质量不同,增加相应工况条件下百公里耗电量要求;纯电动专用车按照车型类别增加单位载质量能量消耗量(Ekg)、吨百公里电耗等要求;进一步提升纯电动客车单位载质量能量消耗量(Ekg)要求。二是提高整车续驶里程门槛要求。提高纯电动客车、燃料电池汽车续驶里程要求,适时将新能源客车续驶里程测试方法由40km/h等速法调整为工况法;逐步提高纯电动乘用车续驶里程门槛。三是引入动力电池新国标,提高动力电池的安全性、循环寿命、充放电性能等指标要求,设置动力电池能量密度门槛。提高燃料电池汽车技术要求。四是提高安全要求,对由于产品质量引起安全事故的车型,视事故性质、严重程度等扣减补贴资金、暂停车型或企业补贴资格。五是建立市场抽检机制,强化验车环节管理,对抽检不合格的企业及产品,及时清理出《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(以下简称《目录》)。六是建立《目录》动态管理制度。新能源汽车产品纳入《目录》后销售推广方可申请补贴。一年内仍没有实际销售的车型,取消《目录》资格。七是督促推广的新能源汽车应用。非个人用户购买的新能源汽车申请补贴,累计行驶里程须达到3万公里(作业类专用车除外),补贴标准和技术要求按照车辆获得行驶证年度执行。
(二)在保持2016-2020年补贴政策总体稳定的前提下,调整新能源汽车补贴标准。对新能源客车,以动力电池为补贴核心,以电池的生产成本和技术进步水平为核算依据,设定能耗水平、车辆续驶里程、电池/整车重量比重、电池性能水平等补贴准入门槛,并综合考虑电池容量大小、能量密度水平、充电倍率、节油率等因素确定车辆补贴标准。进一步完善新能源货车和专用车补贴标准,按提供驱动动力的电池电量分档累退方式核定。同时,分别设置中央和地方补贴上限,其中地方财政补贴(地方各级财政补贴总和)不得超过中央财政单车补贴额的50%(详细方案附后)。除燃料电池汽车外,各类车型2019-2020年中央及地方补贴标准和上限,在现行标准基础上退坡20%。同时,有关部委将根据新能源汽车技术进步、产业发展、推广应用规模等因素,不断调整完善。
(三)改进补贴资金拨付方式。每年初,生产企业提交上年度的资金清算报告及产品销售、运行情况,包括销售发票、产品技术参数和车辆注册登记信息等,企业注册所在地新能源汽车推广牵头部门会同有关部门对企业所上报材料审查核实并公示无异后逐级报省级推广工作牵头部门;省级新能源汽车推广牵头部门会同相关部门,审核并重点抽查后,将申报材料报至工业和信息化部、财政部,并抄送科技部、发展改革委。工业和信息化部会同有关部门对各地申请报告进行审核,并结合日常核查和重点抽查情况,向财政部出具核查报告。财政部根据核查报告按程序拨付补贴资金。
二、落实推广应用主体责任
(一)生产企业是确保新能源汽车推广信息真实准确的责任主体。生产企业应严格遵守国家和行业相关法律法规、标准和制度办法;应对自身生产和销售环节加强管理与控制,会同销售企业对上报的新能源汽车推广信息的真实可靠性负责;应制定切实可行的管控方案,运用产品信息管理系统等,加强对其各级销售商销售信息的管理,销售企业应严格核对每一笔销售信息,确保逐级上报的产品推广信息和消费者信息真实、准确、可查。生产企业应建立企业监控平台,全面、真实、实时反映车辆的销售、运行情况,并按照国家有关要求,统一接口和数据交换协议,及时、准确上报相关信息。新出厂车辆必须安装车载终端等远程监控设备;2016年及以前已出厂或销售车辆,为用户提供无偿加装服务;对销售给个人消费者的车辆,在信息采集和管理上应严格保护个人隐私。
(二)地方政府是实施配套政策、组织推广工作的责任主体。地方政府应认真落实国务院有关文件要求,承担新能源汽车推广应用主体责任,要明确本地新能源汽车推广牵头部门,切实做好新能源汽车推广组织实施工作。一是调整完善地方支持政策。各级地方政府应结合本地实际,科学制定新能源汽车推广方案,加大对新能源汽车充电基础设施的支持力度,加大城市公交、出租、环卫等公共服务领域新能源汽车更新更换力度,加强对企业监督检查。二是强化资金使用管理。地方新能源汽车推广牵头部门应会同有关部门切实承担财政资金申报使用管理的监管,按各自职责对车辆上牌、车辆运营、补贴申报、数据审核等环节严格审核把关;应加强验车环节管理,确保车辆交付使用时整车及电池等核心零部件与《道路机动车辆生产企业及产品公告》(以下简称《公告》)一致;应建立责任追究制度,依法对把关不严的责任人予以追究,加大对骗补等失信企业处罚。各地财政部门应加强财政资金管理,根据企业实际推广情况拨付补贴资金,确保补贴资金安全有效。三是建立健全地方监管平台。有关省(区、市)应建立地方新能源汽车监管平台,及时汇总整理企业报送数据,对接国家监管平台,加强对本地区车辆的监督管理。四是优化产业发展环境。不得对新能源汽车实施限行限购政策。应严格执行国家统一的《目录》,不得设置或变相设置障碍限制外地品牌车辆及零部件、外地充电设施建设、运营企业进入本地市场。
(三)国家有关部门将加强推广应用监督检查。工业和信息化部牵头建立国家新能源汽车监管平台,并通过该平台对新能源车辆(私人购买乘用车可视情况适当放宽)推广应用等情况进行日常监管。此外,工业和信息化部会同有关部门建立新能源汽车推广核查制度,定期不定期组织第三方机构或省级有关部门开展新能源汽车推广信息核查、抽查。
三、建立惩罚机制
(一)对违规谋补和以虚报、冒领等手段骗补的企业,追回违反规定谋取、骗取的有关资金,没收违法所得,并按《财政违法行为处罚处分条例》等有关规定对相关企业和人员予以罚款等处罚,涉嫌犯罪的交由司法机关查处。同时,依情节严重程度,采取暂停或取消车辆生产企业及产品《公告》、取消补贴资金申请资格等处理处罚措施。对不配合推广信息核查,以及相关部门核查抽查认定虚假销售、产品配置和技术状态与《公告》《目录》不一致、上传数据与实际不符、车辆获得补贴后闲置等行为,将视情节严重程度,采取扣减补贴资金、取消补贴资金申请资格、暂停或取消车辆生产企业或产品《公告》等处罚措施。对在应用中存在安全隐患、发生安全事故的产品,视事故性质、严重程度等采取停止生产、责令立即改正、暂停补贴资金申请资格等处理处罚措施。
(二)对协助企业以虚报、冒领等手段骗取财政补贴资金的政府机关及其工作人员,按照《公务员法》《行政监察法》等法律法规追究相应责任;涉嫌犯罪的,移送司法机关处理。
(三)对管理制度不健全、审核把关不严、核查工作组织不力、存在企业骗补行为的地区,将视情况严重程度予以通报批评、扣减基础设施奖补资金等处理处罚。
本通知从2017年1月1日起实施,其他相关规定继续按《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》(财建〔2015〕134号)执行。
财政部 科技部 工业和信息化部 发展改革委
2016年12月29日
新能源汽车推广补贴方案及产品技术要求:
一、新能源客车补贴标准和技术要求
(一)新能源客车补贴标准。补贴金额=车辆带电量x单位电量补贴标准x调整系数(调整系数:系统能量密度/充电倍率/节油水平),具体如下:
(二)新能源客车技术要求
1.单位载质量能量消耗量(Ekg)不高于0.24Wh/km·kg。
2.纯电动客车(不含快充和插电式混合动力客车)续驶里程不低于200公里(等速法)。
3.电池系统总质量占整车整备质量比例(m/m)不高于20%。
4.非快充类纯电动客车电池系统能量密度要高于85Wh/kg,快充类纯电动客车快充倍率要高于3C,插电式混合动力(含增程式)客车节油率水平要高于40%。
二、新能源乘用车补贴标准和技术要求
(一)新能源乘用车、插电式混合动力(含增程式)乘用车推广应用补贴标准如下:
(二)新能源乘用车技术要求
1. 纯电动乘用车30分钟最高车速不低于100km/h。
2. 纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于90Wh/kg,对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴。
3. 纯电动乘用车产品,按整车整备质量(m)不同,工况条件下百公里耗电量(Y)应满足以下要求:m≤1000kg时,Y≤0.014×m+0.5;1000<m≤1600kg时, Y≤0.012×m+2.5;m>1600kg时,Y≤0.005×m+13.7。
4. 工况纯电续驶里程低于80km的插电式混合动力乘用车B状态燃料消耗量(不含电能转化的燃料消耗量)与现行的常规燃料消耗量国家标准中对应限值相比小于70%。工况纯电续驶里程大于等于80km的插电式混合动力乘用车,其A状态百公里耗电量满足与纯电动乘用车相同的要求。
三、新能源货车和专用车补贴标准和技术要求
(一)新能源货车和专用车以提供驱动动力的动力电池总储电量为依据,采取分段超额累退方式给予补贴,具体如下:
(二)新能源货车和专用车技术要求
1. 装载动力电池系统质量能量密度不低于90Wh/kg。
2. 纯电动货车、运输类专用车单位载质量能量消耗量(Ekg)不高于0.5 Wh/km·kg,其他类纯电动专用车吨百公里电耗(按试验质量)不超过13kWh。
四、燃料电池汽车补贴标准和技术要求
(一)燃料电池汽车推广应用补贴标准如下:
(二)燃料电池汽车技术要求
1. 燃料电池系统的额定功率不低于驱动电机额定功率的30%,且不小于30kW。燃料电池系统额定功率大于10kW但小于30kW的燃料电池乘用车,按燃料电池系统额定功率6000元/kW给予补贴。
2.燃料电池汽车纯电续驶里程不低于300公里。
五、动力电池技术要求
新能源汽车所采用的动力电池应满足如下标准要求:
1. 储能装置(单体、模块):电动道路车辆用锌空气蓄电池(标准号GB/T 18333.2-2015,6.2.4条/6.3.4条90度倾倒试验暂不执行)、车用超级电容器(标准号QC/T 741-2014)、电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法(标准号GB/T 31484-2015,6.5工况循环寿命暂不执行)、电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法(标准号GB/T 31485-2015,6.2.8、6.3.8针刺试验暂不执行)。
2. 储能装置(电池包):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(标准号GB/T 31467.3-2015)。
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