全球主要市场锂电池安全性标准对比:越严苛越好?

2019年夏季,电动汽车锂电池安全事故频发。

有一种声音认为:电动汽车与锂电池产业拔苗助长了,发展过于迅速而产生了问题。其中一个论据是:你看,中国的锂电池标准中,竟然取消了穿刺测试!这不是置人民群众利益不顾吗?

这种论调,不禁让人想起几年前的一句鸡汤金句:中国请放慢你的脚步,等等你的国民…… 

咱们还是先看看今天导读的论文:——《国际车用锂电池安全性测试标准的综述[1]

各国标准概览

这篇论文投稿于2016年6月,发表于2017年3月,所以2017年之后的新标准肯定是没收录的。

导读这篇论文,必须要到提国内锂电池学术大神冯旭宁的博士论文[2],发表于2016年10月。

他在博士论文中,在文献调研章节也花了一小节来综述安全性标准,大概长下面这个样子:

本文导读的Review,可以和冯旭宁的博士论文一起来看,二者互有补充。我整理了一下二者综述范围的不同:

看到这里,大家会有两个疑问——

第一, 为啥没有日本?虽然日本没啥政治地位,但它毕竟是新能源汽车大国、汽车强国啊! 

答案是,在这篇Review中,日本被归在了“其它地区”。另外一个可能的原因是,日本的企标较多,而且是作为技术秘密处理,在公开场合找不到。上次我想找日产电池的安全性测试企标,就没找到。 

第二, 这篇Review为啥不包括中国国标GB/T 31845-2015呢?咱们中国虽然还不是汽车强国,但绝对是电动汽车的大本营啊,难道不值得关注一下吗?

为什么会这样,我也不太清楚。猜测的一个原因是,也许2016年时候GB/T 31845还没有英文版?

Review内容概述

这篇Review,根据SAE J2464:2009的定义将测试对象划分为4个层级——

 Cell(C): 至少包含1个正负极的能量存储装置。

√ Module(M):将Cell串联或并联起来的装置。

√ Pack(P):将Module连接起来,并包含热管理、电控制等完整附件子系统的装置。

√ Vehicle(V):装有Pack的车。

然后从机械(Mechanical)、电气(Electrical)、温度(Environmental)、化学(Chemical)4个大类、17个小类进行了对比。下图是一个概览:

每一大类下,还有详细的对比。例如下表是机械大类的安全性测试:

每一小类下,还有更加直观的比较与分析。例如下图就是机械冲击(Mechanical shock test)小类下的加速度与持续时间的对比:

再如振动试验的参数对比:

除了这种抽象表达的,还有画试验示意图的直观表达对比。例如下图就是两种不同的火烧试验(Fire)的试验台:

学术论文中,也只能直观到这个程度了。更直观的,我再补一张GIF图吧:

说到这里,实际上就把本篇Review的内容结构讲得差不多了。复习一下,就是十几个测试标准、测试对象的4个层级(C/M/P/V)、4个测试大类、17个测试小类的比较。

如果你恰好是这个研究方向的工程师或研究生,建议直接下载全文阅读。

最后,我们讨论一个有趣的问题——

锂电池安全试验标准,是越严越好吗?

车企常用的一个宣传角度是:我不仅满足了国标,还满足了更为严格的企标,所以产品好啊!潜移默化之中,消费者可能会产生这样一种观念:测试标准越严格,对消费者越好!取消穿刺试验,是相关机构与企业相对勾结,对消费者不负责的表现!

真的是这样吗?

咱们看看这篇Review中的观点。首先它指出,明确要求穿刺试验的测试标准,本来就是少数。

然后指出,即便在这些少数穿刺试验中,试验的有效性也受到广泛的质疑:

1. 与现实不符:穿刺试验的现象,与真实发生事故的现象,差别很大。(现在很少有事故可以穿刺到电芯);

2. 不能代表内短路:穿刺导致的后果,不能代表内短路的后果;

3. 试验参数不清晰:穿刺物的材料、速度、直径与电池SOC都会大大影响试验结果。

所以,用穿刺试验做个视频去宣传,是可以。但如果真的要写到国标里,有可能会成为国家电池产业发展的阻碍。例如,曾经电动汽车销量冠军日产聆风,最近就遇到了能量密度不足、充电速度慢的问题,第一的宝座已经被特斯拉抢掉。

从立法者的角度来说,将标准立严一些是最保险的、最容易免除自己责任的;但谁来承担阻碍国家产业发展的责任呢? 立法过严不利于产业发展,过松则容易引发事故、危险消费者安全,最终也会阻碍产业发展。如何准确拿捏这个度,真不是一个简单的问题。 

参考文献:

[1] Ruiz V , Pfrang A , Kriston A , et al. A review of international abuse testing standards and regulations for lithium ion batteries in electric and hybrid electric vehicles[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, 81:1427.

[2] 冯旭宁. 车用锂离子动力电池热失控诱发与扩展机理、建模与防控[D]. 清华大学.

作者简介:

 张抗抗,清华大学2004级汽车工程系本科、博士,期间在清华大学经管学院拿到本科第二学位。博士毕业后就职上汽乘用车功能安全工程师,2015年选择自主创业,目前为北京紫晶立方科技有限公司联合创始人。

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