鉅大LARGE | 點擊量：617次 | 2021年08月30日
嚴到無法強制執行：一文讀懂電池針刺探測
2020年三月底，新能源汽車引領者比亞迪宣布正式推出刀片電池。公布現場播放的一段比較三種電池針刺試驗的視頻顯示，刀片電池攻克了電池內部短路引發的熱失控，成功征服了針刺穿透探測。一石激起千層浪，這一探測筆直刺中了動力鋰離子電池行業的最大痛點，引發行業內外廣泛關注和熱議。
動力鋰離子電池熱失控威脅生命安全
鋰離子電池的發熱和熱失控，我們其實并不生疏，從筆記本電腦到智能手機，因為使用不當、設計缺陷等原由而導致過熱或爆炸的示例時有發生。而電動汽車龐大的電池組傾覆成百上千個電池單體，只要一個單體發生短路引發熱失控，整個電池組就有可能被殃及，造成安全事故。
導致電池單體熱失控的原由有很多，比如外力破壞、高溫炙烤、加工工藝缺陷等等。不同的電池單體由于材料不同、設計不同，在發生短路后，熱失控的劇烈程度會不相同。一般來說，三元鋰離子電池熱量釋放劇烈，表現為爆燃或者自燃；鐵鋰離子電池熱量釋放慢，表現為噴煙，或者噴煙后自燃。
熱失控的劇烈程度，與電池自燃的概率正相關，這筆直關系到乘坐者的生命安全。鑒于新能源車自燃事件頻發，新國標也明確新增了電池熱擴散試驗，要求電池熱失控后5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
針刺探測刺中新能源車行業痛點
內部短路是電池熱失控的罪魁禍首。那么，要怎么樣在電池開發時驗證內部短路引發熱失控的狀態？針刺探測看似有些極端，但其實是最筆直的實驗辦法。
針刺探測，就是在試驗室環境下，利用鋼針刺穿電池單體（或者模組），強制破壞電池內部結構，造成內部短路，進而引發熱失控。在Gb/T31485-2015《電動汽車用動力蓄電池安全要求及實驗辦法》中，能夠在針刺貫穿后1小時內不爆燃、不起火的電池，才算通過針刺探測。
在眾多電池安全探測中，針刺探測是業內公認最難通過的，被稱為“電池安全探測范疇的珠穆朗瑪峰”。探測視頻讓人們親眼目睹、直觀感受到該項探測的震撼，也證明刀片電池無可比擬的安全優點。
通過針刺探測視頻我們可以看到，在同樣條件下，三元鋰離子電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過500℃，并發生極端的熱失控——劇烈燃燒現象，電池表面的雞蛋被炸飛。傳統塊狀磷酸鐵鋰離子電池在被穿刺后無明火，有煙，表面溫度達到200℃~400℃，電池表面的雞蛋被高溫烤焦。刀片電池在針刺穿透后無明火、無煙，表面溫度在30-60℃區間。
由于針刺探測對三元鋰離子電池過于嚴苛，特別是近年來三元鋰離子電池追求高鎳化，使得熱穩定性進一步下降，因此針刺探測每刺一針，都刺在了動力鋰離子電池行業的痛點之上。也因此，自2017年開始，針刺探測不再作為動力鋰離子電池安全探測的強制標準，而在新國標中，針刺探測干脆被筆直拿下。
多場景，針刺探測和日常用車聯系緊密
針刺探測不僅僅是一項濫用探測，它和我們日常用車聯系其實非常緊密。首先，加工工藝缺陷、電池遭遇過充過放，都有可能導致鋰離子電池內部生長出枝晶，枝晶刺穿電池內部的隔膜后，就會導致內短路引發熱失控；相鄰車輛起火等外部熱源的炙烤下，電池內部也有可能發生內短路，導致熱失控。
另外，乘用車動力鋰離子電池組放在車輛底部，車輛托底、碰撞時電池組受到擠壓發生變形，有可能傷及電芯，導致內短路，引發熱失控。總之，鋰離子電池的特性決定，動力鋰離子電池不可能絕對安全，因此，負責任的電池加廠商會將開發探測標準盡可能“就高不就低”。
作為消費者，應該在選擇新能源車時擦亮眼睛，將動力鋰離子電池的安全性作為緊要參考指標，而不只是一味地追逐高續航。從行業層面看，刀片電池從技術上引領全球動力鋰離子電池回到發展正軌，倘若能在新能源車中大量普及使用，也勢必將幫助整個行業更加健康安全地成長。
