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刀片電池針刺測試,電池針刺測試儀

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電池的針刺測試到底有多難？

刀片電池針刺測試,電池針刺測試儀


針刺測試，被叫是電池安全測試領域的珠穆朗瑪峰 。時至今日，在電池領域多達300多項的測試方法中，公認最難的仍是針刺測試 。電池的安全性與電池本身的材料特性、使用的技術、工藝及品控水平等息息相關，而只要其中任何一方面做得不夠好，就通不過針刺測試 。針刺測試難是難在，電池被針刺時，瞬時電流過大，歐姆阻抗等因素使得鋰離子電池內部段時間內產生大量的熱量，受到鋰離子電池結構的限制，這些熱量無法快速擴散到電池外部，導致鋰離子電池溫度過高，從而引發活性物質和電解液的分解燃燒，導致熱失控 。
三元鋰針刺測試（圖源：比亞迪刀片電池針刺測試視頻）因此，如果電池的電極材料結構不穩定，活性過高，熱穩定性差；或者電池結構在導熱散熱方面做得不夠好；又或者電池pack的強度和剛度不足 。都會導致針刺內短時發生熱失控，若此狀況發生在車上，大概率會自燃 。只有方方面面都考慮周全，沒有明顯短板的電池才能通過針刺測試，比如近日比亞迪推出的刀片電池 。
電極材料方面，刀片電池采用了熱穩定性高的磷酸鐵鋰；結構方面，利用疊片工藝實現“直列式排布結構 特殊的極耳結構 隔煙通道“的設計，增強導熱散熱能力，電池包內電芯排布整齊、均勻，溫度一致性較好，無熱堆積，打造“難以著火的電池”；電池pack方面，電芯與電池包一體化設計，側碰強度大幅度提升，再疊加蜂窩結構，剛度好，模態高 。
刀片電池針刺測試（圖源：比亞迪刀片電池針刺測試視頻）另外，在這次針刺測試中，其他兩種電池沒能通過針刺測試的原因是因為各有短板 。三元鋰電池的三元電極材料熱穩定性過低，在高溫下三元材料會發生分解釋放O2，引起電解液和負極的燃燒，釋放大量的熱量，從而引起鋰離子電池發生劇烈的熱失控；而磷酸鐵鋰塊狀電池則是因為在結構上做得不夠好，導熱散熱能力和整體的剛強度不足，從而導致內短時溫度過高 。
如何看待比亞迪刀片電池針刺測試結果？
【刀片電池針刺測試,電池針刺測試儀】
刀片電池針刺測試,電池針刺測試儀


我們現在看一下測試方法，這次測試的方法是用一根鋼針穿透電池，然后電池沒有發生起火或者爆炸，而且鋼針從垂直于電池極板的方向貫穿，貫穿位置宜靠近所刺面的幾何中心，鋼針停留在電池中，觀察1小時，不起火、不爆炸才算合格 。這是比亞迪的刀片電池，針刺測試的結果是合格，而當時對比的三元鋰電池做試驗時，三元鋰電池直接就發生了爆炸，同樣的試驗方法，一個合格，一個爆炸，安全性大家對比一下就知道了 。
說一下里面的細節，這次刀片電池針刺實驗結果非常穩定，穿刺位置沒有火花、煙霧或電解液噴出，電池殼體也沒有出現鼓脹 。穿刺后的一小時內，被穿刺刀片電池的電壓和表面溫度都非常穩定 。而三元鋰電池等其它電池在做針刺試驗時，都出現了不同程度的“事故”，三元鋰電池針刺試驗時，直接爆炸起火，直接將電池殼體炸開了一個大洞 。
讓人聯想到用三元鋰電池特斯拉發生的發熱自燃現象 。刀片鋰電池的穩定性比三元鋰電池穩定性好，能將電池的安全性和使用性能都提高，才是好技術 。用于乘用車的時候，司機和乘客都將會更加安全，車輛的運行本來就是不僅要給人帶來方便，更要給人帶來安全 。如果不安全，給使用者帶來安全隱患，勢必會影響消費者的購買欲望，期待比亞迪的刀片電池一展雄風的那一刻，到時比亞迪電池將在更多的汽車上使用 。

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