新能源汽車與動力電池的安全可靠性測試分析

新能源汽車與動力電池的安全可靠性測試分析

①動力電池的安全隱患②動力電池的可靠性失效模式③動力電池可靠性設(shè)備的安全預(yù)控④三木公司簡介及服務(wù)動力電池的安全隱患電池事故典型案例特斯拉汽車起火事故背后的原因電池能量及能量密度的提升，給電池的安全設(shè)計(jì)提出更高挑戰(zhàn)；電池使用過程中性能衰減及可靠性衰退；電池管理系統(tǒng)及電池保護(hù)保護(hù)失效，導(dǎo)致電池安全事故發(fā)生；電池系統(tǒng)終端產(chǎn)品連接松動、傳感器失效、安全保護(hù)失效；電池事故原因是由于電池或電池系統(tǒng)受到高溫、碰撞、擠壓、加熱、過充過放電等外在因素。電池?zé)崾Э剡^程中釋放巨大的能量鋰離子電池?zé)崾Э啬芰酷尫艅恿﹄姵厥Э啬M計(jì)算電池爆炸壓力計(jì)算：電池實(shí)驗(yàn)室體積：5m*4m*4m=80m3電池：25Ah電池質(zhì)量約為600g*10只1KG電解液氣化壓力=9bar1KG石墨燃燒產(chǎn)氣壓力=10bar電池隔膜及其他材料燃燒產(chǎn)氣壓力=9.3bar電池燃燒氣體的量通過氣體方程計(jì)算約為：4.7bar爆炸時間：30ms爆炸瞬間沖擊力：Pmax=250kN/m電池爆炸相關(guān)信息電解液等爆炸物質(zhì)的閃點(diǎn)爆炸極限空氣密度比爆炸氣體的最低燃點(diǎn)最小點(diǎn)燃能量最大爆炸壓力電池存在爆炸風(fēng)險爆炸危害度假設(shè)：爆炸在不受阻條件下發(fā)生爆炸壓力為30kPa一個成年人的身體面積約為0.8m2，體重80kg當(dāng)人距離爆炸中心距離60cm，爆炸沖擊壓減弱至10kPa。計(jì)算爆炸對人產(chǎn)生的沖擊力為8000N，在爆炸瞬間產(chǎn)生的沖擊加速度為100m/s2,相當(dāng)于重力加速度的10倍電池系統(tǒng)爆炸風(fēng)險例如：過充測試當(dāng)電池電壓臨界危險值時，瞬間出現(xiàn)電池的熱失控，電池溫度急劇上升導(dǎo)致電池出現(xiàn)爆炸起火等嚴(yán)重現(xiàn)象。電池失控反應(yīng)速度快新能源汽車動力電池系統(tǒng)五大國標(biāo)SAE2464SAE2929FreedomcarUSAISO12405-1ISO12405-2ISO12405-3ECER100UL1642UL2580新能源汽車動力電池系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)三木科技動力電池可靠性實(shí)驗(yàn)室整體解決方案SANWOOD產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于以下行業(yè)：……行業(yè)應(yīng)用電控系統(tǒng)、部件各類電池、PACK各類電池材料各類電池研究、檢測國防、軍工電動汽車、電動車國家工程研究中心西北儲能項(xiàng)目武廣高鐵上海地鐵系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用電池內(nèi)部釋放的可燃?xì)怏w、電解液等腐蝕性物質(zhì)的揮發(fā)、有機(jī)會揮發(fā)、失控過程中高溫氣體揮發(fā)電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的高溫，以及爆炸電池系統(tǒng)存在的高電壓、大電流、短路等風(fēng)險累積的電氣和化學(xué)風(fēng)險：電池?zé)崾Э?、起火、?nèi)部有毒氣體、有害氣體、爆炸碎片造成的風(fēng)險電池管理系統(tǒng)功能失效的風(fēng)險：能量系統(tǒng)突然被終斷、電池管理系統(tǒng)失效鋰離子電池系統(tǒng)潛在風(fēng)險高溫下電池電極材料分解、電解液分解導(dǎo)致電池產(chǎn)氣、鼓脹;高溫造成隔膜收縮引發(fā)電池內(nèi)部短路，出現(xiàn)安全事故持續(xù)在高溫下使用造成電池塑料部件的老化及破碎高溫引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量加速電池升溫，引發(fā)電池?zé)崾Э仉姵卦诟邷睾偷蜏丨h(huán)境中沖擊，電池極片膨脹/收縮，造成電池內(nèi)阻增加電池衰減，及安全狀況變差。高/低溫風(fēng)險熱失控起始溫度熱失控過程中能量釋放正極材料熱穩(wěn)定性電池低溫放電測試電池安全測試失效模式熱濫用重物沖擊擠壓泄氣起火爆炸破裂過充過放內(nèi)部受熱針刺碰撞短路海水浸泡冒煙動力電池的失效跌落翻轉(zhuǎn)電池可靠性測試失效模式溫度循環(huán)冷熱沖擊高溫老化泄氣起火爆炸破裂防腐、鹽霧枝晶防水綜合環(huán)境高空低氣壓振動、沖擊冒煙動力電池的失效濕熱溫濕度交變對電池可靠性影響溫濕度交變過程中，由于產(chǎn)品材料熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上變形，濕熱空氣的舌頭，引發(fā)電子電路短路、或引起電路間腐蝕，造成電路板失效。從而引發(fā)電池系統(tǒng)安全失效。鹽霧對電池可靠性及安全的影響鹽霧引起電池線路板腐蝕、電池連接、焊縫的腐蝕從而造成電池接觸電阻增大，在充放電過程中發(fā)熱嚴(yán)重；線路板及連接腐蝕，引發(fā)電池外短路發(fā)生；電池異常的感應(yīng)方式一溫度監(jiān)控通過電池內(nèi)部和外部表面溫度傳感器，釋放安全信號，當(dāng)電池溫度出現(xiàn)大幅波動或熱失控的時候，在1秒之內(nèi)，反饋型號到試驗(yàn)設(shè)備，提前通知實(shí)驗(yàn)室人員，保證人員安全及財(cái)產(chǎn)安全。同時連接滅火裝置及泄壓裝置，在1秒之內(nèi)啟動排風(fēng)，滅火及泄壓裝置電池異常的感應(yīng)方式二煙霧感應(yīng)溫度不高的前提下，煙霧感應(yīng)，可以探知電池是否安全當(dāng)電池出現(xiàn)泄漏，燃燒的時候，能通知設(shè)備及使用人員做出適當(dāng)?shù)膽?yīng)急反應(yīng)電池異常的感應(yīng)方式三紅外熱感通過電池?zé)崃勘O(jiān)控，可以感知電池的安全當(dāng)電池?zé)崃砍霈F(xiàn)大幅降低或增加的時候，必然出現(xiàn)電池的內(nèi)部異常這種監(jiān)控方式可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及操作電池異常的感應(yīng)方式四稀有氣體感應(yīng)通過對電解液分析，內(nèi)部氣體，氣壓的監(jiān)控從而得到電池運(yùn)行情況電池正常下，電解液不會泄漏，內(nèi)部氣體不會超額泄漏，氣壓穩(wěn)定電池出現(xiàn)鼓包，內(nèi)部熱失控，蔓延的時候，會出現(xiàn)環(huán)境的異常電池測試中的安全預(yù)控稀有（危險）氣體監(jiān)控報(bào)警裝置噴淋滅火裝置液氮滅火裝置電池測試中的安全預(yù)控監(jiān)控中心高壓滅火網(wǎng)高壓滅火水槍或水浸近程視頻監(jiān)控可靠性測試設(shè)備的安全預(yù)控防爆門鎖防爆式安全手設(shè)計(jì).直徑12mm鋼鏈4條防止電池測試時異常情況下爆炸彈開箱門導(dǎo)致人員受傷壓力釋放裝置配備爆炸壓力感應(yīng)裝置一套便于監(jiān)控試驗(yàn)箱內(nèi)部壓力大小壓力超出警戒線時，能發(fā)出警報(bào)或啟動泄壓裝置氫氣感應(yīng)裝置配備便攜式氣體檢測儀,可檢測多達(dá)30種有害氣體.其中:H2量程為0～10%,精度1%；可燃?xì)怏w濃度超限報(bào)警同時可靠性測試設(shè)備的安全預(yù)控?zé)o線遠(yuǎn)程報(bào)警器采用無線遠(yuǎn)程，自動將設(shè)備使用情況，通過網(wǎng)絡(luò)報(bào)告到手機(jī)終端，可減少人員的誤操作及提高設(shè)備安全，異常情況，應(yīng)急的快速處理頂部防爆泄壓口配備爆炸壓力釋放泄壓口（頂部）一個,用于監(jiān)測艙內(nèi)壓力,在電池爆炸時自動沖出防爆口(防爆口泄壓時達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)壓力限制是0.104兆帕)，排出高壓氣體.防積熱裝置意外故障停機(jī)時循環(huán)風(fēng)扇不停設(shè)計(jì),防止積熱損毀測試品或瞬間短路引起起火爆炸.同時能將內(nèi)部壓力降低，起到保護(hù)試驗(yàn)箱及人員安全的作用可靠性測試設(shè)備的安全預(yù)控加了爆破膜的泄壓孔消防控制箱電池可靠性低溫沖擊三木電池測試失效后的預(yù)控措施的研究1.二氧化碳2.降溫3.砂子4.大量的水5.惰性氣體6.液氮7.氧氣隔離法8.凝膠阻燃劑9.四氯化碳10.。。。。。電池可靠性及安全測試可靠性測試腐蝕測試溫度沖擊濕熱測試溫濕度交變耐氣候測試高海拔模擬。。。安全測試測試耐高溫測試過充測試過放測試外短路測試擠壓測試針刺測試。。。通過實(shí)驗(yàn)室模擬條件評估電池的穩(wěn)定性和安全性測試參考標(biāo)準(zhǔn)EV類大型鋰電池測試方案參考標(biāo)準(zhǔn)：

GB31467.1，GB31467.2,GB31467.3（我司參與編寫）

GB31484GB31485（我司參與編寫）GB31486（我司參與編寫）IEC62660-1,IEC62660-2,IEC62660-3UL1642，UL2580，UL1973。。。。。電池可靠性測試及設(shè)備高低溫測試防爆高低溫試驗(yàn)箱高低溫沖擊測試電池冷熱沖擊試驗(yàn)箱高空低壓測試低氣壓試驗(yàn)箱模擬海水淹泡海水浸泡試驗(yàn)箱極端溫度快速變化電池快速溫變試驗(yàn)箱熱濫用測試電池防爆烤箱實(shí)際環(huán)境工況測試三綜合試驗(yàn)箱PACK環(huán)境模擬步入式高低溫防爆倉模擬高低溫鹽霧腐蝕復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱模擬淋雨或水浸測試淋雨試驗(yàn)箱模擬戶外沙塵砂塵試驗(yàn)箱高溫環(huán)境測試高溫烤箱（老化）1、與日本技術(shù)合作，在臺灣成立，時間：1995年2、國家高新技術(shù)企業(yè)，廣東省后備上市企業(yè)3、現(xiàn)有員工：81人，江蘇、湖北、福建、天津、東北有建設(shè)分公司4、工業(yè)廠房：現(xiàn)有8000平方米5、年產(chǎn)能：環(huán)境可靠性，耐氣候設(shè)備500套/年6、公司積極參與國標(biāo)3項(xiàng)、地標(biāo)6項(xiàng)，專利12項(xiàng)7、出口國家：美國、俄羅斯、丹麥、希臘、越南、新加坡、韓國、巴基斯坦、土耳其、德國等40多個國家與地區(qū)三木公司簡介三木科技可提供的設(shè)備1.按電池標(biāo)準(zhǔn)要求提供全套可靠性試驗(yàn)設(shè)備2.按電池標(biāo)準(zhǔn)要求提供全套安全測試設(shè)備3.按客戶要求設(shè)計(jì)非標(biāo)設(shè)備設(shè)備3.按客