电动汽车用锂电池检测标准中存在的问题及建议

史瑞祥，凌 泽，夏 晴，杨 杰

（重庆车辆检测研究院 国家客车质量监督检验中心，重庆 401122）

1 电动汽车用动力电池检测标准

锂离子动力电池具有电压高、比能量高、循环性能好等优点，在电动汽车领域受到广泛关注和应用。为了保证电动汽车动力电池的性能及安全性，2009年7月1日，国家工信部发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》（工产业[2009]第44号）已正式施行。根据该规则，电动汽车除要符合有关常规汽车产品的检测标准外，还应当符合电动汽车产品的专项检测标准（共22项）。目前我国已经颁布实施的电动汽车用动力电池检验标准有文献[1]-[5]。这些标准中试验项目及方法大同小异。由于我国电动汽车及其关键零部件发展起步较晚，经验较为欠缺，在此基础上制定出的检测标准难免有些不足之处。随着我国电动汽车的不断发展，电动汽车相关标准将会不断完善。下面以目前被电动汽车使用最为广泛的锂离子动力电池标准[3]为例，结合重庆车辆检测研究院国家客车检测中心进行的大量电动汽车用锂离子动力蓄电池公告检测和研发试验的基础上，对锂离子电池检验标准中存在的问题进行分析，并给出相应建议。

2 存在的问题及建议

2.1 标准适用范围

问题：标准只适用于标称单体电压3.6 V和模块3.6 V×n（n为蓄电池单体个数）的锂离子蓄电池。在实际试验过程中，有3.2 V额定电压和2.2 V（钛酸锂）额定电压的电池不在本标准的适用范围内，但是行业内测试仍依据本标准。

建议：在标准修订时覆盖其他额定电压的锂离子蓄电池。

2.2 单体跌落试验

问题：标准要求跌落试验每面一次，叠片式方形电池共六个面，跌落六次，包括电极面。电极面跌落时，是否包含电极上面的连接螺栓等附件标准上未明确，跌落面的跌落顺序也没有明确。对于圆柱形性电池如何理解每面跌落一次的做法，需要明确试验方法。叠片式电池的安全阀大部分安装在电极端，在电极端跌落瞬间通常会有微量电解液流出。

建议：标准中应明确规定方形电池和圆柱形电池跌落方法和跌落顺序，电池试验时应与实车装车状态一致，电极连接螺栓等零部件要与样品一起跌落。对于圆柱形电池应在圆柱面360°的圆周等分四份分别跌落，保证跌落次数与方形电池一致。由于动力电池目前安全阀大多采用压缩弹簧的形式，所以安全阀朝向地面与地面接触瞬间电解液会压缩弹簧流出微量电解液，标准要求不漏液过于严格，不漏液在实际试验中很难把握，虽然肉眼没有看见电解液流出，但是已经能够闻到电解液的气味，所以建议参考文献[6]允许漏液，但规定漏液量不超过一定限值即可，漏液量等于电池试验前后质量差。

2.3 短路试验

问题：短路试验包括单体短路和模块短路，试验时硬件保护电路和电子保护线路是否去掉未作明确要求，部分产品（主要是圆柱形电池）电芯加了PTC硬件保护。在短路时，电流过大，电路自动切断，电池温度恢复后，电路自动接通；部分产品试验时，动力电池单体极耳处的连接片横截面较小，模块电池单体电池间连接片横截面较小（有些是正常装车状态；有些是企业为了通过测试，故意为之），由于连接片横截面很小能够承受的电流有限，短路后电流很大在很短时间内即将其熔断。标准要求试验时间是10 min，如果试验时连接片熔断，后面的试验时间是没意义的。

建议：模块短路电池的个数应明确，五个电池串联构成模块的短路电流与十个电池串联构成的短路电流差距会很大，电流越大越容易出问题。可能两个不同检测机构对同一种电池因为短路电池个数不一致，出现不同检验结果。这也不便于检测机构和企业之间的交流。为了保证大家的试验结果具有可比性，应统一短路电池的个数，或者明确模块是由几个单体串联而成，而不是五个及五个以上构成；试验时蓄电池应去掉所有的电子保护和硬件保护，在最严格的状态下考核；短路时电池的放置状态应与实际装车状态相符；短路试验结束条件应参考文献[7]，电池恢复常温后视为试验结束，因为如果短路10 min后电池温度很高，也有引发燃烧的可能。

2.4 挤压试验

问题：标准中未规定模块挤压的速度，只规定了挤压的程度，挤压速度的不同将会对试验结果产生严重的影响；挤压试验分两个阶段：第一阶段挤压原始尺寸的15%,保持5 min，第二阶段挤压至原始尺寸的50%后，何时结束试验退出挤压头未作明确规定；标准对于单体电池挤压的挤压头规定过于笼统，只要求挤压面积大于20 cm2即可，挤压头的尺寸形状等未进行规定；挤压试验时样品的放置状态没有明确。

建议：标准应明确挤压速度，挤压速度对整个试验结构有重要性的影响，挤压速度不同可能导致试验结果不同；第二阶段挤压试验完成后不能马上退出挤压头，如果立即退出挤压头空气进入电池后极易引发燃烧，应等电池恢复至常温后退出挤压头；标准应明确单体挤压头尺寸和结构，各检测机构及企业由于单体挤压头的尺寸和形状不一致，造成试验结果不具有可比性。

标准应明确电池的放置状态，部分企业及检测机构挤压设备是从上而下挤压电池，试验中电池放置状态与实际装车的状态不相符[8]。

2.5 针刺试验

问题：标准要求针刺入电池后保持其中，但未规定何时可以拔出试验用针；标准要求模块针刺贯穿至少三个单体电池，试验中可以贯穿不少于三个的动力电池单体，刺穿个数越多，出问题的概率增大；标准要求针刺试验中针垂直极板刺入电池，未规定试验时候电池的放置状态；标准要求针的直径φ3～φ8 mm，未统一规定试验用针的尺寸。

建议：对于模块针刺应规定针刺电池个数，各检测机构及企业刺入电池个数保持一致，试验结果具有可比性；对已刺穿电池的试验用针需等电池恢复常温后方可退出，如果针刺入电池后立即退出，空气进入电池极易引发电池燃烧，可参考文献[6]及[7]；标准要求刺针的直径φ3～φ8 mm，部分企业试验人员认为使用φ3 mm的钢针比使用φ8 mm的钢针容易通过试验，建议规定统一尺寸钢针或者采用φ8 mm钢针从最严格的角度进行试验，以使试验结果有可比性；标准应明确试验中电池的放置状态，部分企业及检测机构针刺设备是从上而下刺入电池，试验中电池放置状态与实际装车的状态不相符。

2.6 过充电试验

问题：标准要求蓄电池在进行过充电试验时，应不爆炸、不起火，在实际的试验过程中，有部分电池在过充电试验时并未发生爆炸、起火等，而是产生较浓烈的烟雾，过充结束后随着电池反应的加剧几分钟后才发生爆烈、起火等现象[9]。

建议：过充电试验的结束条件应规定为试验后电池恢复到常温才结束试验比较合理。

2.7 振动中放电

问题：标准要求模块进行耐振动试验，但是并未规定振动试验时电池的安装状态；振动条件没有常规汽车电气部件严格；振动中只要求放电也不符合车辆正常的使用状态。

建议：模块振动中放电首先应明确蓄电池模块在振动台上的的安装方向和安装型式应与实车状态保持一致；振动条件只进行了上下振动，同时车辆运行中还有横向和纵向振动未进行考核，通常车辆上电器部件应符合标准[10]，应提高振动强度和振动频率，增加振动时间和横纵向振动，具体可参考文献[10]；电动车用动力电池在实际使用中肯定是变工况的，标准规定的放电电流总是1I3不合理,放电电流应该是变工况放电才比较符合实际车辆运行情况；标准中只对振动中放电作了要求，振动中充电未作任何要求；车辆在实际运行中，电池也存在充电的情况，发电机发电充电和制动过程能量回馈充电，因此，对振动中充电的情况也应进行考核。

3 结束语

我国2008年以后才开始大规模发展电动汽车，而标准颁布实施是在2006年，目前国外也没有专门针对电动汽车用锂离子蓄电池的标准。本文结合我院进行的大量锂离子动力电池试验，分析了现行标准中存在的不足之处并给出了相应的建议，希望有助于标准的修订和改进，有助于同行业试验人员对标准的理解。锂离子电池的标准应充分考虑电动汽车的实际运行工况和环境条件，同时还应该考虑实际使用中存在的、但现行标准未有的冲击试验、浸水试验、燃烧试验等。

[1]QC/T 741-2006，车用超级电容器[S].

[2]QC/T 742-2006，电动汽车用铅酸蓄电池[S].

[3]QC/T 743-2006，电动汽车用锂离子蓄电池[S].

[4]QC/T 744-2006，电动汽车用金属氢化物镍蓄电池[S].

[5]GB/Z 18332.2-2001，电动道路车辆用锌空气蓄电池[S].

[6]UL2054-2004，家用及商用电池[S].

[7]UL1642-2005，锂电池[S].

[8]高锋，张强，严臣树，等.基于电压的微混蓄电池状态监测技术[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2010，（12）：1-5.

[9]贾金仓，李俊文，刘经华.汽车铅酸蓄电池的充电方法探讨[J].公路与汽运，2009，（3）：26-28.

[10]QC/T 413-2002，汽车电气设备基本技术件[S].