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新能源電動汽車電池安全性能檢驗

文章出處:高格官網責任編輯:高格小編作者:高格儀器人氣:發表時間:2022-04-11 14:48:42 【

電池的安全性能對電動汽車平穩可靠運行具有很大的影響,因此需要對電池進行詳細的安全性能檢驗。電動汽車電池安全性能檢驗包括過充過放測試、短路測試、高溫測試、針刺沖擊測試、力學性能測試、抗腐蝕性能測試等項目。
一、電動汽車電池耐過充過放能力的測試
  對密閉性二次電池來說,在過充過放的情況下,都會引起氣體在密閉容器內的迅速積累,從而導致內壓迅速上升,如果安全閥不能及時開啟,可能會使電池發生爆裂。在通常情況下,安全閥在一定壓力作用下會開啟釋放掉多余的氣體,氣體泄出后,會導致電液量減少,嚴重時使得電液干涸,電池性能惡化,直至失效。并且,在氣體泄出過程中帶出一定量的電解液,而一般的電解液均是濃酸或濃堿,對用電器有腐蝕作用。因此,一個性能優良的電動汽車電池應有良好的耐過充能力,不會容易有爆裂的現象出現,而且在一定的過充放程度下,不會容易出現泄漏現象,電池外形也不容易發生變化。
  電池在設計中,一般采用負極過量的方式來避免氣體在電池內部的過度積累。為避免過放電時反極現象的出現,一般是在正極中接入反極物質,實行反極保護。
      進行過充電測試時,可根據具體的電池種類及型號選用適當的條件。以MH-Ni電池為例,過充電流的選擇可根據恒流源的輸出功率確定,對一些大容量的電池(D型、SC型),一般的恒流源都不能輸出1C的大電流,并且,在大電流情況下,應考慮有足夠的安全防護措施。對于容量相對較小的電池,則可選用較大的電流倍率。不同的放電制度下,判斷電池過充電能力的標準也相應的有一定的區別,實際工作中采用以下兩種過充制度。
  01)、以0.1C的電流恒流充電28天,試驗過程中電池不得爆炸泄漏,并且充電后以0.2C放電其容量應不低于標稱容量。
  02)、以1C的電流恒流充電5h,試驗過程中前75min應無泄漏現象,此后允許有泄漏現象發生,但不得爆炸,并且充電后以0.2C放電,其容量應不低于其標稱容量。
  在充電過程中,對泄漏的檢測可通過封口處滴加酚酞液來進行檢定。溶液變紅或有氣泡產生均視為發生泄漏。
  對電池進行過放電測試時,首先應將電池充足電,然后選擇適當的條件進行放電。常用測試條件有以下兩個。
  01)、將電池與一標準電阻(10Ω左右,根據電池型號選用)串聯,連續放電24h,電池在放電過程中應無爆炸、無泄漏,在過放電后電池的容量應不低于標稱容量的90%。
  02)、將電池首先以1C放電到0V,再以0.2C放電至0V,然后以1C的電流強制過放電6h,電池應無爆炸,但允許有泄漏或變形,測試后電池不能再被使用。
  對于一次電池,一般都采用第一種方式測試其耐漏液的能力。
二、電動汽車電池短路測試
  電動汽車電池在短路情況下,會產生很大的電流,瞬間就可以使電池溫度升高,甚至可使電解液沸騰或使密封圈熔化。因此,在短路測試中,電池可能會出現噴堿、泄漏等情況。通常應有較好的防護措施。常見的測試條件為將電池充足電,在室溫下將電池兩極短接1h,允許有泄漏發生,但電池不得起火或爆炸。
三、電動汽車電池耐高溫測試
  一般電池都禁止投入火中,因為較高溫度下,電池會發生一定變化,并可能出現爆炸等情況,因此,有必要對電池在適當溫度下的安全性能進行測試。一般的測試溫度區間分為高溫區與低溫區,高溫區即投入火中進行測試,低溫區為100~200℃。常見的低溫區測試條件如下。
  01) 滿充態的電池(100℃)保持2h,電池應無爆炸、泄漏。
  02) 滿充態的電池在150℃的恒溫箱中10min,電池應無爆炸、泄漏。
  通過低溫區的測試后的電池內阻及開路電壓均會發生一定的變化,但電池應仍能繼續使用。
  電池在高溫區的測試是具有破壞性的,測試后的電池將不能繼續使用,電池投入火中后,溫度可達800℃,密封圈及電池內的其他塑料都會全部熔化,并且會著火,允許有氣體析出,但不得發生爆炸。
四、電動汽車電池刺穿沖擊實驗
  電動汽車電池在受到外界尖銳物體的沖擊時,可能會將外殼刺破,如刺入物為導電性的,則正負極片之間會發生短路,帶來一定的危險,因此,對在一些特殊場合使用的電池還應進行刺穿實驗,電池在進行鉆孔測試前應處于滿充態。測試條件如下:針刺直徑為φ1.0mm,將電池從直徑方向刺穿,刺穿后電池應不爆炸,但允許有漏液、發熱。
五、電動汽車電池力學性能
  力學性能包括耐碰撞、耐沖擊和耐振試驗等,常用的力學性能測試方法有碰撞試驗和振動試驗等。
1、碰撞試驗
 先將電池充電,試驗后以0.2C電流恒電流放電,方法一要求試驗后放電容量不低于標稱容量;方法二要求試驗后電池容量虧試驗前無明顯區別。試驗后電池不變形,不泄漏。
用作碰撞試驗的樣品電池應按半數垂直軸向,半數平行軸向固定在沖擊臺上進行試驗。
力學性能檢測也可以做簡單碰撞試驗,即可將電池隨機地以不同方向從1m高處跌落至2cm厚的橡木板上4次。試驗后從視覺上觀察電池外形應無變化及漏液現象,此外電池電壓、電池內阻均不應發生變化。
2、振動試驗
 振動試驗是將電池充電后按下列條件進行。試驗后以0.2C電流恒流放電的放電容量與試驗前應無明顯區別,電池不得變形或泄漏。振動試驗條件如下。
其試驗樣品應半數按垂直軸向,半數按平行軸向進行振動試驗,電池應該用專門的夾具固定。
  較小加速度:2.94m*S-2(0.3g);
  較大加速度:98m*S-2(10g);
  波形:簡單諧波運動;
  頻率:10~500Hz;
  時間:15min;
  測試次數:3次。
六、電動汽車電池抗腐蝕性能測試
  常用的腐蝕測試方法有電化學測試方法、鹽霧試驗法等。試驗在鹽霧箱中進行。將電池暴露于測試箱中,噴入經霧化的試驗溶液,細霧在自重作用下均勻地沉降在試樣表面,試驗溶液為5%NaCl(質量百分數)溶液,其中總固體含量不超過20/(μg/g),pH6.5~7.2。試驗時鹽霧箱內溫度恒定保持(35±1)℃。電池在鹽霧箱內保持的時間為48h。
  試驗后電池的容量應無明顯差別,在電池的頂部(封口處)和底部允許有少量銹跡,但應無穿孔或非常明顯的點蝕。電池不得泄漏、爆炸。

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