摘要：动力电池能量密度的提高对其安全测试和评价技术提出了更高的要求。本文总结和分析了当前动力电池安全性的测试标准体系和评价方法。具体而言，在电池单元层面，分析了本质安全(热稳定性)的表征方法以及触发安全测试标准体系的现状和发展趋势。在电池系统层面，重点探讨了电池系统安全性的测试标准体系和热扩散的测试评估方法，希望为建立更科学的定量测试评估方法提供参考。
关键词：动力电池；安全；测试；评价
综上所述，作为电动汽车的核心部件之一，提高动力电池的安全性是电动汽车行业发展的重中之重。因此，如何有效地测试和评估动力电池的安全性变得尤为迫切。本文以现行标准体系和相关研究成果为基础，对当前动力电池安全性评价方法进行了分析和总结，希望能为建立更加科学的定量测试和评价方法提供有益的参考。
1.动力电池单体安全性测试与评价方法
1.1动力电池单体安全测试标准体系
对于制造技术水平较高的动力电池，在正确的使用条件下起火爆炸的可能性很小。只有当电池在实际使用中超过其可用状态边界时，例如，过充电、短路或过温可能导致电池热失控。
表1电池单体安全测试方法的分类、评价指标及验证方法
表1电池单体安全性试验方法分类、评价指标及验证方法
表2动力电池安全强制性国家标准草案与GB/T 31485和IEC 62660-2的比较
表2电池安全强制性国家标准草案、GB/T 31485和IEC 62660—2的比较
1.2动力电池单体热稳定性评价
与新鲜电池相比，电池全生命周期的热稳定性分析同样重要。图2显示了某锂离子电池在不同循环中热稳定性演变曲线的对比。总的来说，不同循环的热失控曲线上的温度节点差异很大。随着循环次数的增加，SEI膜的分解温度逐渐降低，电池热失控时间提前。
来越容易发生热失控，这也就要求动力电池系统在设计和使用时，应该充分考虑到电池在生命阶段后期的实际情况，避免在电池使用一段时间后出现电池失效等情况，产生安全隐患。
图1 几款锂离子电池在绝热热失控过程中温度（a）和温度变化速率（b）对比
Fig.1 Temperature (a) and temperature variation rate (b) of several lithium-ion battery cells during adiabatic thermal runaway process
图2 某样品在不同循环周期后的绝热热失控测试温度变化曲线。（a）整体；（b）局部放大
Fig.2 Temperature curves of a battery sample at different cycles during the adiabatic thermal runaway tests: (a) overall; (b) partial enlargement
1.3 动力电池单体热失控测试评价研究
1.3.1 动力电池热失控触发方法研究
表3 不同热失控触发方法特点比较
Table 3 Comparison of different triggering methods of thermal runaway
通过选取市场上常见的十几款典型产品，分别以上述3种典型触发方法进行试验研究，对比分析实验结果发现，3种触发方式在样品热失控触发概率上存在一定的差异，即加热的方式可以触发所有样品发生热失控，针刺几乎可以触发所有样品发生热失控，过充只能触发46%的样品发生热失控。分析其原因主要是由于方形电池和圆柱电池的设计结构，过充会触发内部保护机制发生作用，从而避免热失控发生。进一步的，基于大量实验数据进行统计分析，电池热失控的判断条件可采用如下方案：
目前，上述热失控判断条件已被正在制定的国家强制性动力电池安全标准所采用。
1.3.2 动力电池单体全生命周期热失控研究
图3 某款锂离子电池在不同循环次数下短路安全性的演变
Fig.3 Evolution of the short cicuit safety of a lithium ion battery cell at different cycles
2、动力电池系统安全性测试评价
2.1 动力电池系统安全性测试标准体系
安全性测试的目的在于验证动力电池系统在滥用情况下的安全性，最重要的目的在于验证动力电池系统保护自身的能力以及在发生危险情况下对乘员的保护能力，主要包括机械、环境和保护安全性等内容。其中，机械安全性测试主要是通过模拟不同的运行条件，验证动力电池系统在振动、机械冲击、模拟碰撞、跌落、挤压等情况下的可靠性。
环境安全性测试是通过模拟不同的环境条件，验证电池系统在高温、低温、高温高湿、温度骤变、盐雾、火烧、水浸等环境下的安全性。
保护可靠性是通过模拟车辆使用中可能发生的意外情况，验证电池系统的保护功能，包括过充电保护、过放电保护、过温保护、过电流保护、短路保护等方面。保护可靠性测试中，电池管理系统或保护装置起作用是唯一的合格条件。制造商在保护条件设定上，可以分为不同的等级。以过充电为例，可以规定不同级别的电压阈值对应不同的动作——提示、报警、断开继电器等。
2.2 动力电池系统热扩散测试评价
3、结语与展望
来源：《储能科学与技术》
作者：mldhb、隐形的小兔子、细心的悟空、顺利的小松鼠