新能源汽车电池检测实验室建设研究与探讨

新能源汽车电池检测实验室建设研究与探讨

毛慧凤1，于喜军2

【摘 要】摘要：针对新能源电池实验室的使用风险问题，探讨了新能源实验室的测试内容、建筑规划、设备布局、安全智能使用和新能源实验的运营，并将其实际应用，起到较好的效果。 【期刊名称】环境技术 【年(卷),期】2015(033)005 【总页数】4

【关键词】新能源电池；实验室；安全

引言

据美国石油业协会估计，地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶，可供人类开采时间不超过95年。替代能源和能源存储成为解决资源和环境问题的突破口，近些年以电池为能源存储载体的新能源汽车发展得到了越来越多重视，国内纷纷建设新能源电池研发生产基地和新能源电池检测实验室。如何在建设阶段规划电池实验室的安全？如何在传统实验能力基础上投资电池检测实验室？如何实现低成本、安全的使用新能源电池实验室？针对上述问题，本文从新能源实验室测试内容、建筑规划、设备布局、安全智能使用的角度探讨新能源实验的运营。

1 问题来源

新能源电池实验不同于家用电器和汽车电子产品实验，由于电池的危险性，电池测试过程中可能会产生有害气体、冒烟、明火、爆炸，这些问题可能导致环境空气污染、设备损坏、人员受伤，甚至对人身财产造成巨大损失。因此，无

论电池试验室规模大小，都有必要在新能源电池试验室的场地建设，设备购置，以及日常的运营成本给予充分的重视。

作者经历了多次传统汽车和新能源实验室规划、建设和设备采购，深深体会到试验室的筹建费用和运营费用之高昂，所以一直潜心研究实验室场地建设、降低试验运营成本和管理成本的办法。

2 新能源汽车电池的测试内容和潜在风险

为了评估电池在存储、运输、误用和滥用等情况下，是否会引发过热、明火、爆炸、有害气体溢出、人员安全等情况，由此应运而生的电池安全检测标准有:国际标准（IEC）、欧盟标准（EN）、中国标准（GB QC）、美国标准（SAE UL）、日本标准(JIS)，针对新能源汽车应用较为广泛的标准是UN 38.3、QC 743、SAND 2005-3123、UL 2580、ISO 12405。电池标准针对的检测项目，大体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三大类的检测。

1）电性能适应性：包括电池工况容量、各种倍率的充放电性能、过充性能、过放性能、短路性能、绝缘性能、自放电特性、电性能寿命等。其中过充、过放、短路的实验过程风险较大，存在明火爆炸等剧烈现场。

2）机械适应性：机械振动、机械碰撞冲击、重物冲击、自由跌落、翻转、挤压和探针针刺等。其中探针针刺和挤压的实验过程风险较大，存在明火爆炸等剧烈现场。

3）环境适应性：老化寿命、温湿度循环、高低温循环、温度骤变、负压测试、盐雾、浸水试验、海水侵泡和明火焚烧等。其中明火焚烧实验过程风险较大，存在爆炸的情况。

由于新能源电池能量高度集中，且密集安装，因此即便是正常的使用测试（如

各种充放电性能、高空模拟），也可能因误操作导致危险，下面列举新能源电池存在的潜在风险： 1）着火、燃烧、爆炸

磷酸铁锂电池所应用的非水有机体系的电解液具有低燃点的易燃性质，它在温度升高的密闭电池体系内极易和充放电过程中非常活跃的电极材料发生一连串催化的放热反应，从而引起热失控。同时电解液和电极材料之间的副反应伴有气体产生，当电池内压力达到设定的阈值，泄爆阀开启，并伴随气体泄放。如果电池内部集聚温度过高，与空气中氧气的接触的情况下引起有机电解液的燃烧，最终导致电池的爆炸。电池检测中的各种滥用实验的实质，是通过各种手段使电池发生外部短路或内部短路，引起正负材料和电解液的直接反应，电池温度急剧升高。电池的散热性和压力的释放能量决定了电池着火、燃烧或爆炸。对实验现场的着火、燃烧、爆炸的防护，重点是保证试验现场压力要有足够的释放空间，防止燃烧的扩展和压力的突然释放，可采取加固防爆壳体、快速压力泄放、通过多传感器融合技术进行预警检测，以实现不爆炸或弱能量反应。 2）有毒气体的排放

由于电解液含有有机溶剂，在安全检测过程中，电解液的高温气化导致有毒气体的排放，通常有毒气体是通过电池泄爆阀打开后溢出，其气味较刺激。当被测样品是大功率的新能源电池时，有毒气体的含量较多，且成分更为复杂，其排放问题更要注意，UL 2580规定了有毒气体释放量的检测要求[6]。有毒气体的排放的防护重点，是加装有害气体检测传感器监测有害气体含量，加装抽风装置或无害化处理装置将有毒气体抽离实验室，避免操作人员与有害气体的接触。