隨著新能源汽車的廣泛應(yīng)用，新能源汽車事故頻發(fā)。尤其2019年以來，多起主流新能源汽車產(chǎn)品發(fā)生了起火事故，雖然引起事故的原因不完全相同，但基本都是由于動力電池系統(tǒng)起火引起。而在起火事故發(fā)生前，沒有任何的信號或征兆，這就導(dǎo)致事故存在極大的不可預(yù)測性，并進(jìn)一步提高了人員和財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)。眾所周知，為了使得應(yīng)用于電動汽車的動力電池具備較高的安全性，國內(nèi)外均有專門的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對鋰離子電池及系統(tǒng)的安全性做出要求，分別從機(jī)械損傷、電氣損傷、環(huán)境損傷等多個(gè)方面提出了測試方法，但是由于鋰離子電池的高能量、高活性的特性，導(dǎo)致鋰離子電池在應(yīng)用中會存在結(jié)構(gòu)和性能的變化并可能最終引起電池突然的熱失控發(fā)生。電動汽車用動力電池?zé)釘U(kuò)散測試項(xiàng)目的主要目的就是驗(yàn)證電動汽車整車或者電池系統(tǒng)應(yīng)對動力電池單體發(fā)生熱失控時(shí)能否有效保護(hù)駕乘人員安全逃生的能力，也正是隨著產(chǎn)品的推廣應(yīng)用及行業(yè)對產(chǎn)品的認(rèn)識不斷加深，才推動了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的不斷完善。
鋰離子電池的熱失控原因有很多，歸納起來包括：濫用造成電池內(nèi)短路，包括機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用及多種應(yīng)力綜合作用，這些情況已經(jīng)在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)中進(jìn)行了相關(guān)的安全性要求。除了濫用外，電池老化過程中造成的結(jié)構(gòu)損傷或者枝晶生長等，以及制造過程中的缺陷也會造成電池內(nèi)短路，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控，這部分情況目前國內(nèi)還沒有標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)進(jìn)行要求，
正因?yàn)閮?nèi)短路可能導(dǎo)致電池?zé)崾Э睾蜔釘U(kuò)散，可能對成員造成傷害，而目前對于部分內(nèi)短路的產(chǎn)生情況，并不能完全避免或者有效預(yù)防及預(yù)測，所以需要通過對電池系統(tǒng)整體應(yīng)對單體熱失控的安全防護(hù)能力提出要求，確保駕乘人員的安全。另一個(gè)方面，無論是單體電池，還是電池系統(tǒng)，比能量越來越高，而大量的測試數(shù)據(jù)顯示，隨著電池比能量的提高，在相同倍率下放電時(shí)，單位質(zhì)量的電池產(chǎn)熱量大幅提高，同時(shí)使用加熱方法觸發(fā)單體電池發(fā)生熱失控所需要的能量與電池自身能量的比值也更低
標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)介紹
目前涉及到動力電池?zé)釘U(kuò)散的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)主要包括SAE J 2464、UL 2580以及即將發(fā)布的GBXXX《電動汽車用動力蓄電池安全要求》和正在研究中的GTR No.20。其中SAE J 2464、UL 2580以及即將發(fā)布的GBXXX《電動汽車用動力蓄電池安全要求》均已經(jīng)有正式的測試要求公開發(fā)布，所以本文主要介紹在這3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于熱擴(kuò)散的要求。
1.1 SAE J 2464-2009
項(xiàng)目名稱為被動擴(kuò)散阻力測試（Passive Propagation Resistance Test）；測試對象為模塊/電池包；測試目的是該測試評估被測設(shè)備（DUT）承受單個(gè)電池?zé)崾Э厥录哪芰?，以便熱失控事件不會傳播到相鄰電池。建議DUT制造商首先在模塊級執(zhí)行這些測試。
測試方法如下：樣品處于100%荷電狀態(tài)（SOC），在55 ℃或者樣品最高允許工作溫度條件下進(jìn)行測試。要求5 min內(nèi)將樣品加熱至400 ℃或樣品發(fā)生熱失控，可以選擇其他方法觸發(fā)熱失控（觸發(fā)方法需要以報(bào)告形式詳細(xì)描述）。標(biāo)準(zhǔn)推薦進(jìn)行至少5個(gè)位置的測試以便能夠獲得試驗(yàn)的普遍性。
數(shù)據(jù)記錄如下：溫度、電壓、試驗(yàn)前后絕緣電阻、照片、視頻、起火、爆炸、物質(zhì)泄漏的描述等。
1.2 UL 2580
項(xiàng)目名稱為內(nèi)部火燒測試（Internal fire exposure test）；測試目的為儲能系統(tǒng)應(yīng)具備阻止由于一個(gè)單體電池失效而引起的起火或者爆炸事故；測試條件為滿電狀態(tài)的儲能系統(tǒng)進(jìn)行SAEJ 2464中的被動擴(kuò)散阻力測試（Passive Propagation Resistance Test）測試。在一定的條件下可以使用一個(gè)或多個(gè)模組進(jìn)行測試。
1.3 GBXXXX 熱擴(kuò)散測試
項(xiàng)目名稱為熱擴(kuò)散；項(xiàng)目要求如下：電池包或系統(tǒng)在由于單個(gè)電池?zé)崾Э匾馃釘U(kuò)散，進(jìn)而導(dǎo)致乘員艙發(fā)生危險(xiǎn)之前5 min，應(yīng)提供一個(gè)熱事件報(bào)警信號（服務(wù)于整車熱事件報(bào)警，提醒乘員疏散）；如果熱擴(kuò)散不會產(chǎn)生導(dǎo)致車輛乘員危險(xiǎn)的情況，則認(rèn)為該要求得到滿足。進(jìn)一步明確了對于人員保護(hù)的要求，明確了熱擴(kuò)散測試項(xiàng)目的目的和應(yīng)用場景。
由于該項(xiàng)目僅在標(biāo)準(zhǔn)中給出了參考的試驗(yàn)方法和部分關(guān)鍵參數(shù)的建議取值，給制造商較大的空間針對各自產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)為了能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量，制造商應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求提供“制造商定義的熱事件報(bào)警信號說明”“說明電池包或系統(tǒng)安全性技術(shù)文件”，同時(shí)在第三方檢測機(jī)構(gòu)依據(jù)制造商提供的技術(shù)文書、試驗(yàn)程序進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證的檢測報(bào)告，如表1所示。
對于熱擴(kuò)散試驗(yàn)項(xiàng)目而言，盡管企業(yè)具有一定的空間設(shè)置試驗(yàn)程序，但是試驗(yàn)項(xiàng)目的基本流程是不