鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年07月13日
德國萊茵增大電動電池安全檢測
鋰電池的安全隱患由多方面原因造成,包括材料特性;制造過程中的缺陷;使用環境的惡劣以及儲存過程和儲存條件的影響。隨著鋰電池在便攜式電子產品的廣泛應用,以及逐步應用于動力電源和儲能等領域,其安全性問題始終成為鋰電池行業發展的瓶頸。
成立于2009年的德國萊茵TUV(以下簡稱“萊茵TUV”)電池實驗室,是全國首家也是唯一一家可以進行輕型鋰離子電動自行車電池安全測試(BATSO)的實驗室。
記者了解到,BATSO體系是萊茵TUV和非盈利組織德國ExtraEnergy的一個合作項目。它是一種新標準,當處理輕型電動車(LEV)的新型電池技術時,能夠改善消費者的安全。最初的測試手冊由萊茵TUV、ExtraEnergy、臺灣工業技術研究院(ITRI)以及美國UL實驗室編寫,測試內容包括過充、短路、低氣壓、溫度循環等所有能夠影響到電池可能存在安全隱患的方面。萊茵TUV正準備將該標準推廣到IEC,使之成為一個國際標準。
作為第三方檢測機構,如何解讀中國鋰電池行業目前存在的安全問題,并幫助鋰電池企業提升產品的安全性能,為此,《高工鋰電》采訪了萊茵TUV電池實驗室資深項目工程師郎鵬。
G:目前萊茵TUV針對鋰電池的檢測主要是哪方面?具體有些什么檢測項目?檢測依據的標準是什么?
L:我們的電池實驗室是按國際標準和各個國家要求針對電池安全及性能測試的實驗室。可提供CB、cTUVus、TUV-BAUART、PSE、TISI、PCT、CTIA、BATSO、KC等國際認證。
針對不同的國家按照不同的標準來檢測,測試的項目也有不同,。萊茵TUV電池實驗室可提供包括跌落、彈射、短路、過充、低氣壓、沖擊、擠壓、振動等測試項目。實驗室里每個測試項目都在單獨的房間里進行,并做了安全處理,如:每個房間都由兩層門、鋼鐵墻和鋼化玻璃隔開,由此每個測試都不會相互影響,同時也確保檢測人員的人身安全。
目前,萊茵TUV電池實驗室已獲CNAS(中國)、DAkkS(德國)、CBTL、NRTL、CATL等多項國際認可和授權。CB體系是國際電工委員會建立的一套全球性互認制度,為了避免貿易壁壘而統一各個產品的標準。
企業可以憑借某一個國家認證機構(NCB)頒發的CB測試報告獲取得CB體系其它成員國轉證或者市場準入的機會。CB制度的成員國包含了所有中國產品的重要出口地區:美國、日本、西歐、北歐、波蘭、俄國、東盟、南非、澳大利亞和新西蘭等。
G:據了解,現在國際和國內的純電動汽車動力電池標準基本上以單體和模塊檢測為主,成組之后電池系統的相關性能和檢測標準都沒有正式出臺。針對電動汽車動力電池的安全性檢測,萊茵TUV進行的情況如何?國內這方面的檢測情況是怎樣的?
L:我們的電池實驗室發展規劃主要分為兩個階段:第一階段涉及民用便攜類的產品,第二階段我們的投資重點放在電動汽車電池和儲能領域。
今年3月,我們剛從德國引進了兩臺設備,專門針對電動汽車、儲能產品中的單體電芯進行性能及安全測試,適用于模組和電池包的測試設備會在5月份安裝。
萊茵TUV還計劃在2014年或2015年投資約3000萬元,建立一個專門為電動汽車整車電池性能及安全測試的實驗室。該實驗室將在華南地區組建,具體位置仍未確定。
新引入的動力電池檢測不完全是針對符合性認證,我們也會和車廠、電池廠商合作探討,共同制定在安全和性能測試方面的標準和要求。
G:目前中國的整車廠會通過哪些測試項目來挑選合作的電池供應商?或者說電池廠需要通過哪些測試標準才有可能被整車廠考慮成為電池供應商?
L:首先電芯要通過兩個標準,萊茵TUV所依據的是IEC62660-1和
IEC62660-2。該標準用于電動汽車上的單體電芯,而且是鋰電池單體電芯的性能和安全測試。針對性能的測試項目包括:容量、循環壽命、脈沖充放電等。針對安全方面的測試,包括:震動、擠壓、過充、短路等項目。
而針對電動汽車電池包的測試,現在也只是測到模組這個單位,組成電池包可能會考慮到容量、壽命、實際功耗這類測試,電池包的測試會涉及到很多因素,也是為什么沒有完善和統一的標準,所以目前主要以電芯的性能和安全測試為主一除了測試以外,還需要考慮電池廠家對制程的控制,制程也是影響電池質量的重要因素。
G:萊茵TUV針對的主要是電池出口的檢測認證,有沒有針對中國國內市場的電池檢測,國內市場電池檢測標準是什么?檢測內容包括哪些?
L:我們檢測能力可滿足世界各個國家標準要求,但目前還是以國際認證為主。由于國內市場本身對電池的要求并不明確,所以測試需求較少。至于中國關于電池檢測的標準,目前還是比較陳舊,如:GB-18287-2000,對電池的安全要求要低于國際上的標準,而且有些條款指定的也不合理。但國家也在加快完善針對電池性能和安全的標準。
在客戶向我們提出檢測需求時,我們會看對方申請認證的種類,如果申請的是國際認證,就按照國際標準來檢測,如果是為了研發,我們會推薦一些相關的測試標準,或者和廠家一起制定測試標準,例如在高溫低溫的環境下測試電池容量等。
G:經過多年的電池檢測經驗,在萊茵TUV電池實驗室里,中國的電池安全檢測最常失敗的是哪些項目?為什么這些項目最容易失敗?
L:我們電池測試有三個項目最容易失敗,第一是過充電,第二是擠壓測試,第三是重物沖擊測試。
過充測試主要因為標準要求比較高。比如IEC1233標準,因為這個標準第一版是在2002年提到的,當時的標準制定者可能對鋰電池行業制造水平不是很清楚,所以對過充的要求比較高,導致很多國內的電池廠甚至一些日本企業的電池都沒法通過測試。
擠壓和重物沖擊測試不過關,是因為電池隔膜的特性。因為電池在擠壓跟沖擊的過程中,隔膜會破損,造成短路。
第三個因素是制造工藝的問題。如果工廠的生產環境對粉塵顆粒控制不好,也可能會造成內部微短路,時間一久,就會造成很大的安全隱患。這是環境控制方面的因素。
送到萊茵TUV電池實驗室檢測的電池樣品,約有10%~20%左右的產品不過關,主要問題是出現在上述的三個測試項目中,這些不過關的電池以消費類電池為主。現在,IEC62133的新版標準已經把過充和擠壓標準降低了,包括1642的標準也降低了,標準制定者可能也是考慮到這方面的問題。
G:據萊茵TUV進入中國市場的經驗,中國動力電池廠商如何規避安全風險?萊茵對中國的鋰電池企業在產品安全性控制方面有何建議?
L:安全性的問題只能降低,不可能絕對的解決。
因為鋰金屬的化學特性是非常活躍的,我們現在雖然用了磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元等各種材料,但畢竟還是沒法杜絕內部短路。我們知道所有的爆炸、起火都是因為電池內部的正負極、隔膜碰到一起產生的,這個問題基本上以目前的技術是無法解決,只能從選材和制程上控制電池的一致性,降低安全隱患。
中國與其它知名電池廠商的差距主要還是在自動化方面,國產電池要解決一致性的問題,對制程上的要求占比需要多一點,其次是對材料的要求。我們國內現在的生產水平也在不斷提高,不僅是材料方面,現在國內電池廠商對制程方面也越來越重視,很多電池廠的制程工藝都比以前做小電池的水平要高很多。