电池针刺测试

2020年3月底，新能源汽车引领者比亚迪宣布正式推出刀片电池。发布现场播放的一段对比三种电池针刺实验的视频显示，刀片电池攻克了电池内部短路引发的热失控，成功征服了针刺穿透测试。一石激起千层浪，这一测试直接刺中了动力电池行业的最大痛点，引发行业内外广泛关注和热议。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。