相比于筆記本、手機以及固定用途（如儲能、備用電源）等應(yīng)用場景，電動汽車用鋰離子電池的使用環(huán)境更加復(fù)雜、苛刻，例如電池需要在極寬的溫度范圍內(nèi)工作，電池包在車輛運行過程中需要承受持久的振動以及需要進行高倍率的充放電等。

其中，高倍率的充放電會導(dǎo)致電池內(nèi)部產(chǎn)熱增加，如果熱管理系統(tǒng)不能及時為電池散熱，高溫會引起電池內(nèi)部各種副反應(yīng)的發(fā)生，如SEI膜分解、負(fù)極與電散液反應(yīng)、電解液分解等，并最終導(dǎo)致熱失控的發(fā)生。電池一旦進入熱失控階段，將會面臨在短時間內(nèi)發(fā)生起火、爆炸的風(fēng)險。

此外，電動汽車用動力電池的容錯率更低。以18650型電池為例，其發(fā)生內(nèi)部自發(fā)失效（或稱為現(xiàn)場失效）的概率可以控制在四千萬分之一至千萬分之一之間，由于電池包內(nèi)的電池單體數(shù)量通常以百計甚至以千計，因此即便是如此低的自發(fā)概率也需要引起足夠重視。

綜上所述，動力電池作為電動汽車的核心部件之一，提升其安全性是發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)的重中之重，如何有效地開展動力電池安全性測評也變得尤為迫切。

1、動力電池單體安全性測試標(biāo)準(zhǔn)體系

對于制造工藝水平較高的動力電池而言，在正確使用狀態(tài)下發(fā)生起火、爆炸等的可能性微乎其微。只有當(dāng)在實際使用中，電池超出了其可用狀態(tài)邊界，發(fā)生例如過充、短路或者過溫時才有可能導(dǎo)致電池發(fā)生熱失控。

盡管電池的熱失控是非正常情況，但是由于動力電池在車上的工作狀態(tài)和實際使用環(huán)境復(fù)雜多變，因而不能忽視對電池?zé)崾Э剡^程的特點，在實際使用過程中及早發(fā)現(xiàn)安全隱患，降低安全風(fēng)險，又可以在電池發(fā)生熱失控時能夠采取有效的措施阻止事故的進一步擴大，為救援提供有力的技術(shù)支持。

經(jīng)過近些年的發(fā)展，目前國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)在動力電池安全性方面形成較為完善的系列測試方法。GB/T 31485－2015中關(guān)于電池單體安全性測試方法，主要包括電安全性、環(huán)境安全性和機械安全性測試等3部分內(nèi)容，其分類依據(jù)如表1所示，各項內(nèi)容的測試規(guī)程可參考該標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)章節(jié)。

表1 電池單體安全性的測試方法分類、評價指標(biāo)及驗證方法

動力電池的技術(shù)在進步，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系也在不斷地完善、豐富。在動力電池安全性的測試方面，《電動汽車用動力蓄電池安全要求》強制標(biāo)準(zhǔn)草案與GB/T 31485、IEC 62660-2在測試對象和測試項目方面的對比如表2所示。

表2 動力電池安全強制性國標(biāo)草案與GB/T 31485、IEC 62660-2對比

可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢方面，一方面，要考慮到電池單體自身的安全性以及電池系統(tǒng)層面的安全性防護是確保電池安全使用最重要的要素，因此新強標(biāo)草案中不再單獨考察模組的安全，保持與國際標(biāo)準(zhǔn)的接軌；另一方面，該強標(biāo)草案中從系統(tǒng)的層面統(tǒng)籌考慮電池安全，在單體層面只保留相應(yīng)的基本安全要求，更加重視系統(tǒng)層面的安全保護功能，例如電池系統(tǒng)的熱擴散測試，從體系的角度確保滿足人員防護和逃生的要求。

2、動力電池單體熱穩(wěn)定性測評

按照外界引入能量高低或者影響因素的多少，動力電池單體的安全性可分為本征安全性（即熱穩(wěn)定性）和觸發(fā)安全性（包括過充、加熱、針刺、短路等外部因素導(dǎo)致的熱失控等）。其中對于前者而言，加速絕熱量熱儀是一種有效的表征手段。如圖1所示，這是市場上幾款鋰離子電池產(chǎn)品/碳體系電池）熱穩(wěn)定性演變過程中的溫度和溫度變化速率曲線。如圖1所示，動力電池的本征熱失控特征主要分為6個典型階段，即容量衰減、自產(chǎn)熱、隔膜融化、內(nèi)部短路、內(nèi)部溫度快速上升和剩余反應(yīng)等階段。

此外，對于不同材料體系的鋰離子電池，磷酸鐵鋰電池（樣品B）發(fā)生熱失控所需的孵化時間最長，且發(fā)生劇烈熱失控的拐點溫度最高（以10℃/min作為劇烈熱失控的判據(jù)）。

圖1 幾款鋰離子電池在絕熱熱失控過程中溫度（a）和溫度變化速率（b）對比