關(guān)鍵詞：新能源汽車；電池測試；鋰離子電池；汽車動力電池

0 前言

近年來，隨著我國可持續(xù)發(fā)展需求及綠色環(huán)保理念的不斷提出和落實，我國各行各業(yè)都陸續(xù)走上了綠色發(fā)展之路，其中以汽車行業(yè)為代表的新能源汽車銷量不斷提升，逐步替代傳統(tǒng)的燃油汽車，成為了我國汽車行業(yè)發(fā)展過程中的重要產(chǎn)品。但與此同時，新能源汽車的安全性也成為行業(yè)的重點研究課題，在我國新能源汽車獲得廣泛運用的同時，電動汽車安全事故也頻繁出現(xiàn)，不僅使新能源汽車行業(yè)的發(fā)展受阻，更對人們的人身安全帶來了極大的威脅［1］。因此，應重點研究新能源汽車的動力電池安全性，科學合理地進行檢測與分析，保障電池性能的安全可靠，從根本上降低事故風險［2-3］。

1 新能源汽車動力鋰離子電池事故原因

1. 1 內(nèi)部因素

由于電因素所導致的新能源電池安全問題，主要以鋰枝晶刺穿內(nèi)短路、過度充電、過度放電為主［4］。調(diào)查研究表明，在我國大量的電動汽車安全事故中，出現(xiàn)概率最高的是電池起火。動力電池著火分為動力電池自燃、充放電過程起火燃燒及碰撞起火燃燒3 種不同類型［5］。電池本身自燃大多由短路引起，在電池進行制造和使用時，其中帶入了一定的金屬顆粒，同時電解液分布不均勻、使用方式不合理，會導致出現(xiàn)局部滲透，將隔膜劃破，最終誘發(fā)局部短路。在局部短路之后，一定程度的熱量堆積，會引發(fā)電池起火。充放電起火涉及內(nèi)容較多，其中包括過度充電、過度放電及非正常充電。大多數(shù)充電起火都是由于在正常充電時電池熱量太高，進而引發(fā)起火甚至爆炸［6-7］。

1. 2 外部因素

1. 2. 1 機械因素

由于機械問題所引發(fā)的電池安全問題包括振動、擠壓和碰撞。在駕駛電動汽車時，出現(xiàn)交通事故碰撞，可能會導致電磁波在外界壓力的影響下引起電池內(nèi)部出現(xiàn)短路和漏電，進而引發(fā)安全事故。若是此時電動汽車為停放在原地的狀態(tài)，在靜態(tài)擠壓的影響下，有可能會出現(xiàn)電解液泄漏，導致電池內(nèi)部短路。在電動汽車行駛時，其面對的不確定性因素較多，路況較為復雜，例如車輛的劇烈振動及在道路中的大幅度跌落，都會引發(fā)電動汽車的電池鼓包、起火問題。碰撞是導致電池起火的重要原因之一，在電池出現(xiàn)碰撞的一瞬間，電池劇烈變形，在遇到明火之后，引發(fā)起火甚至出現(xiàn)爆炸。碰撞問題的出現(xiàn)，除了會引發(fā)火災，甚至會導致高壓電池漏電，因此為進一步確保出現(xiàn)碰撞之后動力電池不會出現(xiàn)爆炸問題，需要進行相應的測試，發(fā)揮預防工作的價值。

1. 2. 2 環(huán)境因素

環(huán)境因素也會引發(fā)的動力電池安全問題，其中包括鹽霧、淋雨、涉水等。在電動汽車駕駛和停放在原地時，可能會由于外界因素引發(fā)高溫明火，這時電池溫度劇烈升高，內(nèi)部熱量失控。尤其是在我國個別地區(qū)，地質(zhì)地貌較為特殊，海拔高度越高，大氣壓強越低，空氣中的含氧量就越小。雖然第二環(huán)境不會對電池性能本身帶來影響，但是壓強差的劇烈轉(zhuǎn)變，可能會導致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，對其擠壓后引發(fā)短路問題。鹽霧環(huán)境會腐蝕鋰電池金屬材料，同時鹽霧中氯離子含有一定的水合能，易被吸附在金屬表面的孔隙、裂縫中并取代氯化層中的氧，把不溶性的氧化物變成可溶性的氯化物，使鈍化態(tài)表面變成活潑表面進而造成動力電池損壞；淋雨和涉水主要表現(xiàn)為動力電池被水浸泡，進而造成電池發(fā)生起火、斷路甚至爆炸［8］。由于電動汽車動力鋰離子電池電壓高、容量大，如果發(fā)生熱失控情況，電池將釋放大量能量，不僅會影響汽車正常行駛，而且也會造成汽車起火甚至爆炸，嚴重威脅了駕駛?cè)藛T的生命安全。

2 新能源汽車動力鋰離子電池的安全性測試

2. 1 電池充放電性能檢測

對于單節(jié)鋰離子電池來說，其最高的充電電壓為3.65～4.35 V，不可過度充電，否則將直接導致當前電池報廢，喪失其使用性能。通常，通過運用電池充放電機設備，針對鋰離子電池的電池組進行充電。一般情況下，充電2～3 h 后，對電池總?cè)萘康谋３致蔬M行檢測，明確其是否在初始總量的100%。

在進行電池放電性能檢測時，使用設備為電池充放電機設備；為進一步確保鋰電池放電極留有部分鋰離子，需要嚴格控制放電終止最低電壓，若是處于常規(guī)溫度條件下，其標準充放電電流為1C（C 為電池容量），充放電循環(huán)500 次時，要求其容量保持率不超過初始容量的90%。

2. 2 電池生產(chǎn)測試

作為整個新能源電動汽車的重要硬件，動力電池系統(tǒng)在測試上，主要劃分為多個部分，分別為電池管理系統(tǒng)的測試、電池包本體測試、低溫耐久測試、高溫耐久性測試、高濕環(huán)境的耐久性測試。

（1） 電池包本體測試。其涉及內(nèi)容較多，包括機械、溫度和外部環(huán)境，以及低壓電器測試?？梢赃\用針刺測試辦法，將電池受到某種尖銳物體刺穿之后的場景進行動態(tài)模擬，要求在異物刺入之后，內(nèi)部不可出現(xiàn)短路，明確其是否出現(xiàn)起火、爆炸問題；也可以運用鹽水浸泡測試辦法，用5%（質(zhì)量分數(shù)）的鹽水進行長時間的浸泡測試，明確其電池功能是否正?！，F(xiàn)階段，新能源電池的防水測試包括2 種方式：① 將動力電池包放置于質(zhì)量分數(shù)為3.5% 的氯化鈉溶液中浸泡2 h；② 在電池包安裝狀態(tài)下將其浸沒于水中30 min，然后將電池包取出，在試驗環(huán)境下靜置觀察2 h。另外，也可運用外部火燒測試，外部火燒試驗主要分為4 個步驟：① 預熱，即將電池包放置在距離火源3 m 處，然后預熱60 s；② 直接燃燒，即將電池包放置于火焰下70 s；③ 間接燃燒，即將電池包放置于耐火隔板上燃燒60 s；④ 離開火源，即將電池包遠離火源，并在試驗環(huán)境溫度下觀察2 h，或者將電池包放置于正常環(huán)境中，使電池包表面溫度降至45 ℃以下，如電池不出現(xiàn)爆炸和起火，同時未出現(xiàn)火苗殘留，即可認定電池符合要求。

（2） 電池管理系統(tǒng)測試。其主要測試內(nèi)容為軟件測試，一般情況下，在軟件功能開發(fā)時，相關(guān)工作人員已經(jīng)測試完成。

（3） 低溫耐久測試。其主要測試內(nèi)容為電池的制冷啟動性能。在電池包在低溫環(huán)境下的充電能力、放電能力，以及低溫環(huán)境下對電池的保護效果。同時，保證最終的測試結(jié)果維持在我國相關(guān)標準范圍之內(nèi)。

（4） 高溫耐久性測試。其主要測試內(nèi)容為電池基于高溫環(huán)境下的充電能力、放電能力，以及電磁波的冷卻速度，同時明確其過熱保護策略的科學合理性。

（5） 高濕環(huán)境的耐久性測試。其內(nèi)容大多在海水中進行，需要明確電池在海水環(huán)境下，是否具備充足的耐久性和抗腐蝕性。

3 鋰離子電池安全性試驗

近年來，隨著新能源汽車的普及，由動力電池引發(fā)的安全問題也日益突出，對新能源汽車安全性也產(chǎn)生了質(zhì)疑。新能源汽車電動發(fā)生爆炸、燃燒等安全事故，嚴重威脅著人們的生命安全和財產(chǎn)安全。新能源汽車動力電池出現(xiàn)安全問題，主要由內(nèi)部和外部因素引起，包括碰撞、鹽霧、針刺等，因此對動力電池進行試驗研究，對了解和掌握動力電池故障問題具有重要意義。

3. 1 碰撞試驗

碰撞試驗主要模擬動力電池在工作環(huán)境中所受碰撞效應，以驗證動力電池在重復沖擊情況下所引起的損傷是否會影響電池性能，同時檢查電池是否存在起火或爆炸現(xiàn)象。

當新能源汽車無法滿足動力電池安全性試驗條件時，可以根據(jù)新能源汽車運行速度、電池系統(tǒng)、車輛質(zhì)量、車體結(jié)構(gòu)、材料剛度等對動力鋰離子電池進行模擬碰撞仿真試驗，在仿真分析過程中，要求動力電池系統(tǒng)在碰撞試驗中不會出現(xiàn)大距離位移或結(jié)構(gòu)松動等情況。

3. 2 針刺試驗

針刺試驗主要評估動力電池在針刺傷害時電池的穩(wěn)定性和安全性，試驗要求見表1。試驗過程中主要利用鋼針以一定角度和速度貫穿動力電池，破壞電池隔膜和電極，使電池內(nèi)部出現(xiàn)斷路釋放熱量。針刺試驗要求在動力電池針刺試驗后不出現(xiàn)爆炸或起火現(xiàn)象。

3. 3 鹽霧試驗

鹽霧試驗主要評估新能源汽車動力電池系統(tǒng)耐鹽霧腐蝕性，同時驗證動力電池系統(tǒng)的安全性。動力電池鹽霧試驗主要將動力電池系統(tǒng)放置于密閉的試驗容器中，并保持試驗容器內(nèi)部溫度為35 ℃，然后將pH 為6.5～7.2 的鹽溶液噴灑在動力電池系統(tǒng)上，試驗持續(xù)96 h。試驗結(jié)束后利用自來水將動力電池系統(tǒng)沖洗干凈，然后利用飲用水或蒸餾水將動力電池系統(tǒng)進行漂洗，待動力電池系統(tǒng)干燥后放在標準大氣環(huán)境中1～2 h。鹽霧試驗過程中要求動力電池系統(tǒng)無外殼劈裂、無銹蝕、無起火或爆炸、無泄漏等情況發(fā)生。

4 結(jié)語

近年來，隨著我國新能源市場的高速發(fā)展，鋰離子電池在我國新能源市場中的使用也變得越發(fā)廣泛，但由此引發(fā)的新能源汽車安全事故問題不容忽視。相關(guān)工作人員應從問題的源頭著手，對動力電池性能進行全方位的檢測和分析，明確電池性能是否達標，確保鋰電池的檢測技術(shù)完善，優(yōu)化電池的使用壽命，對推動我國新能源汽車市場的發(fā)展和進步具有一定的現(xiàn)實意義。