動力鋰離子電池強標“5分鐘”解讀

一石激起千層浪。

五月十二日，工信部制定的三項電動車強標由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批準公布，將于2021年一月一日起開始執行。

三項強標分別為GB18384-2020《電動車安全要求》、GB38032-2020《電動客車安全要求》和GB38031-2020《電動車用動力蓄電池安全要求》。

這三項強標中，《電動車用動力蓄電池安全要求》是國內電動車用動力鋰離子電池范疇的第一項強制性標準，其在優化電池單體、模組安全要求的同時，重點強化了電池系統熱安全、機械安全、電氣安全以及功能安全要求。

高工鋰電留意到，標準中一項新增實驗引發外界關注，這項強標中新增了電池系統熱擴散實驗，要求電池單體發生熱失控后，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。

對此，有自媒體筆直發出“該標準或將宣判了三元動力鋰離子電池的死刑”的論調，并給出根據：從公開案例的視頻看，配套三元鋰電池的電動車，從熱失控到起火、爆炸，根本撐不了5分鐘，特斯拉，甚至惟有5秒。

一時間，這種論調引發了絕大多數業內人士的否定，認為解讀分明不負責任，根據案例也分明混淆標準的界定。

對此，高工鋰電調研了包括該標準的參與制定者、主流車企和電池公司相關負責人，得出的結論是：

從熱失控“警報信號”發出開始計算，現有主流的三元電池都能遠超5分鐘的標準。以目前的電芯、模組、BMS、PACK等多層級的防護，從熱失控到發出預警，再到最終起火，預留的時間完全充分。

參與該標準制定的我國汽車動力鋰離子電池產業創新聯盟副秘書長王子冬向高工鋰電解析，標準設置的初衷是構筑安全底線，關于消費者生命安全考慮，本來制定的時候是要30分鐘的，后來做了調整，5分鐘已經是最為基礎的底線要求了。不管有哪些體系的電池，從安全的角度出發，這個標準非得要達到。

關于5分鐘時間的界定，標準里給出了詳盡的實驗項目闡釋：電池單體發生熱失控后，電池系統5分鐘內應不起火不爆炸且不得導致乘員艙發生危險。同時，應供應一個熱時間警報信號，為乘員預留安全逃生時間。

目前三元電池能否達到5分鐘的標準，王子冬稱，從單體熱失控算起的到最后起火，5分鐘時間應當難度不大，至于自媒體提及視頻案例，那是從冒煙到最終起火的時間，并不是從熱失控開始到起火的時間，因此存在嚴重誤導。

中汽中心測試認證事業部副總工程師王芳則在朋友圈筆直回復稱：“（上述自媒體）認識太膚淺了。”

高工鋰電隨后又向上汽、廣汽新能源、長安新能源、小鵬汽車、寧德時代等多家車企和電池公司做了知道。

小鵬汽車相關人士解析，從其探測的的5系三元和高鎳三元電池系統來看，5分鐘的標準可以達到。

長安新能源相關負責人表示，其開發的非811三元電池系統是可以做到，811體系的目前還未做探測，因此還沒有數據。

寧德時代一位內部人士解析，其三元體系（包括高鎳系）電池系統都絕對都能達到5分鐘標準，而且遠超這個水平。

資深從業者朱玉龍撰文指出，5分鐘是一個最低的要求，從單電芯熱失控開始，到整包的起火，長遠來看要更長的時間間隔。終極的目標是電芯可以失控，車不能燒起來。

無論是車企還是電池公司，都已經非常清楚的是，動力鋰電池安全防范最緊要是三點：一是要怎么樣設計電池組，這包括在電芯、模組、BMS、Pack多個層級；二是要怎么樣控制電池本身的散熱；三是要怎么樣設計失效管理系統以應對突發狀況。

針對這項強標的探測，就要重點關注后兩點，朱玉龍就認為，該實驗提出了兩個核心訴求：

一是，在達到電芯熱失控的標準以后，電池系統內采用感知系統進行判別，然后發送到乘員能感知的報警信號，這個標志作為一個時間起點。

二是，在這個起點之后的5分鐘，電池系統不能威脅到乘員（這個實際上是拿包做試驗，但是是以整車為度量的），最終的意義是看車是不是起火的。

要達到這個兩個訴求，目前通用的做法是，通過熱事件參數的組合：溫度、溫升速率、SOC、電壓下降、電流、氣體濃度、氣體壓力等的任意組合，在整個過程中熱事件參數的閾值水平是和之前有分明差異的。

中汽中心給出的解讀是，這取決于制造商采用的技術辦法、閾值設定，同時也與硬件系統及控制相關，包括所用的傳感器以及在發生熱事件時電池系統內的信號傳輸和控制系統等。

通過該手段，要實現的是，盡可能在觸發狀態以后，迅速有效的進行識別這個單電芯熱失控信號。

接下來，在識別以后，要通過以主動和被動的方式進行熱失控解決對策。

中汽中心的解讀是，在單個電池熱失控引起熱擴散的情況下，電池單體、電池組或系統或車輛中應具有保護乘員的功能或特性。

主動策略緊要方式是，在單個電芯出現熱失控以后，把單個熱失控電芯釋放的熱量盡早盡快的通過熱管理系統排出去，盡可能讓電芯之后的傳播在一個范內。無論是日產Leaf還是奧迪E-tron都有相關策略及案例。

戳此查看《日產Leaf為甚么不起火？》

被動策略則是通過隔熱和延緩，爭取在5分鐘之內把熱失控控制在一定范圍內。這包括PACK內的材料隔熱阻燃耐高溫，延緩熱失控；或者新增主控消防裝置，不強求能滅火，但能起到阻止燃燒和延緩的功能。

朱玉龍提出，這其中，比較核心的問題在于，不同化學體系、電芯尺寸、電芯類型、容量和熱失控觸發方式，整個熱失控的過程是有很大的差異的。

顯而易見的是，高鎳體系的控制難度更大，不同尺寸的控制策略方式也會不相同。

“一個NCA5Ah的21700和一個177Ah的NCM811電芯，整個熱失控的過程不相同，而附近可能被觸發的電芯的行為也不相同。”

朱玉龍特別提出，方殼電芯在熱失控過程中的泄放壓力的速度，存在個體差異性。在一定的試驗條件下（較高溫度、較高SOC）下，壓力釋放超過了Venting的設計，形成一個能破壞局部密封的小型燃爆區，巨大的高溫氣體形成一個切割區域能把局部炸開，這個30秒撐不過去，整個事情就不可控了。

宏觀層面來看，此次的強標設定，可以解讀為，安全管理機構關于將來高能量密度潛在的熱失控中秒爆的問題的控制態度。

關于高鎳體系電池是不是都能達到這個標準，高工鋰電并不樂觀。

政策出來說明領頭羊已遠遠走在前面，而政策永遠是給落后者準備的利刃。這個關于二三梯隊公司的高鎳電池推進，可能難度會加大。

從長遠來看，包括朱玉龍在內的多位業內人士的看法是，強標的推出，對將來的發展方向是起到一個很好的用途。政策標準要求會越來越嚴苛。但嚴不是妨礙行業的發展，而是提高消費者的信心，長期來看利于產業優勝劣汰，從而更健康發展。

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