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电池储存的化学能既可以转化成车辆动力,也可以转化成破坏力。能量越高,破坏力就越大。如果来算一下电动车电池的潜在风险,会是如何?
以三元电芯为例,能量密度可达270Wh/kg,一辆续航里程超过400km的纯电动乘用车配置三元电池包的电量超过60kWh,如果将这60度电所携带的电能全部换算成TNT,那就是51公斤炸药,可以将方圆30m的范围夷为平地。
算这么多,不是骇人听闻,也不是要告诉大家电动车不安全——实际上传统燃油车的能量转换效率远低于电动车,因此携带的能量更多。在这里要说的是,在动力电池的各项性能中,
安全,是最重要的!
所以,在重装上阵前,电池组还需经历"九九八十一难"才能修成正果。在宁德时代,这些极端,苛刻的实验包括挑战高温火烧、挤压、冲击、振动、海水浸泡、高低温冲击等,可多达230项。
在宁德时代,只有成功通过层层磨炼的电池产品,才能被放行使用。
火烧测试
在高温油气烟火下,铅、锌等金属材料早已熔化。但是,电池组却要在这样的高温下进行“生存”挑战。
在这项极端且具有危险性的测试中,行业的国家标准是外部火烧130秒,电池不起火、不爆炸。但在CATL,一切有着最高的要求。国家标准要求外部燃烧后不起火不爆炸,CATL则挑战做到了外部火烧130秒后,电池依然可以正常工作;国家标准外部燃烧时间要求为130秒即可,CATL甚至研究了连续燃烧1小时后,电池依然没有爆炸危险。而在这样的情况下,即使是熔点为660℃的铝材,也早熔化成了液体。
通过这样严苛的火烧试验,即使遇上火灾或车辆燃烧,也不会出现电池爆炸的危险,避免出现二次伤害。
振动测试
颠簸路面对电池产生的振动,可能会引发质量不过关的电池产品固定不良,零部件松动,外壳破裂最后引发安全失效的情况。为此,国家标准要求对动力电池进行振动测试。
振动台用来模拟电池包在实际使用中会遇到的颠簸路况,环境箱用来提供不同的温度环境,充放电机则用以提供充放电的实际工作情况。这三部分组成了带温度带负载的振动测试系统,真实模拟了实车使用时的情景。
这是宁德时代的一座推力20吨的振动台,用来模拟电池包在实际使用中会遇到的颠簸路况,但其振动强烈程度更甚于实际路况。在试验中,电池包一秒钟要被振动200下,而电芯模组则要被振动2000下。蜜蜂的翅膀每秒钟振动400下,我们就可以听到“嗡嗡”的声音,每秒振动2000下的电芯模组所发出的声音是非常尖锐刺耳的。
在宁德时代,这样的振动承受挑战算的不是分秒,而是小时。在这里,电池包需在-30℃至60℃的环境条件下,电池包连续随机振动21小时,这样可等效模拟数十万公里的行车疲劳情况。
数十小时,每秒振动高达2000下,电池依然运行正常。
加速度冲击测试
与振动试验类似,冲击测试用以测试电池包的机械结构稳定,其模拟车辆通过路障时,瞬间颠簸对电池包结构的冲击。
在宁德时代的冲击测试中,最高加速度可高达100G。
100G加速度如何理解?
载人航天飞行器的向心加速度最高可达15G。
一辆电动大巴被时速为50公里的小车撞击时,电池包所受到的加速度约为30G。
一般人的心脏承受的最大加速度为50G。而目前有记录的,人体能承受的加速度极限约为40G。
但在如此强烈的加速度冲击下,电池包依然运行正常。
挤压测试
挤压测试用于模拟电池在交通事故时受到挤压的情况。电池受到挤压时在结构上可能由外至内被破坏,出现高压短路,电芯被内部零部件刺破漏液,造成热失控,进而引起起火或爆炸。
在宁德时代的挤压试验中,施加给电池包的力是10吨。一辆2吨的车,以90km/h的速度行驶撞击,其撞击力刚好是10吨。
从图中可以看到,在10吨外部力量的挤压下,复合铝材质的电池包外壳已出现了明显的变形,但电池包整体结构完整。对于挤压测试的通过标准一般是不起火、不爆炸。而宁德时代的电池产品,甚至可以在挤压变形的情况下,继续正常工作。
自此,经过数不清的复杂加工工艺和检测测试流程,一块印有CATL标志的成品车用电池单元终于诞生了。
但即使如此,宁德时代对于质量的把控还远没有结束。为了把控在日常使用时的质量和品质,所有的成品电池和电芯都有自己独一无二的编码,如果未来某块电池甚至某颗电芯出现故障,可以追溯到关联生产线甚至关联原料。来源:宁德时代