动力电池的安全性是新能源轿车发展中备受重视的热门，图1是TUV的关于动力电池安全方面测验项目，大致分为安全测验(Safety Testing)和乱用测验(Abuse Testing)。其间揉捏(crush)测验和针刺(nail penetration)测验归于乱用测验。这两项测验对电池的损坏性很大。揉捏是直接对电池施加外部机械力，迫使电池发生形变，然后构成电池内部各部分的机械变形，发生外部内部结构安排损坏(例如隔阂开裂、刺穿)，发生内部短路，促发或许的热失控。针刺是外部金属异物直接刺入电池内部，刺穿电池内部组分，相同构成内部短路，促发或许的热失控。这儿经过一些比如来看一下这两个测验。
图1 电池安全和乱用测验项目
先看一下LFP/C电池的测验。LFP资料的热稳定性相对较高，在乱用测验中有助于按捺或推迟热时空的发生。这儿是ELIIY Power的50Ah(106Wh/kg)电池的一个事例，由TUV做的针刺测验。针刺刺入的方位在电池外表的中心。从钢针刺入的整个进程来看，该电池没有观察到任何异常现象，显现出较高的安全性(图2a-2c)。
图2 LFP 50Ah电池的针刺测验
关于针刺实验，EC Power使用仿真技术研究了钢针的粗细对NCM电池(5Ah，120Wh/kg)针刺测验成果的影响。有一组数据可供参考：20mm的钢针，针刺方位温度到达150摄氏度需求150秒;10mm钢针，针刺方位温度到达150摄氏度需求75秒;5mm钢针，针刺方位温度到达150摄氏度只是需求2秒(图3)。阐明选用较细的钢针，在针刺方位的部分温升相对更快，愈加简单构成电池热失控。
图3 钢针粗细对针刺成果的影响
图4相同是EIILY Power的50Ah LFP电池的揉捏测验，揉捏方位也在电池中心方位。从揉捏头揉捏到电池厚度一半左右的方位，电池没有观察到任何异常现象(图4a，4b)。持续揉捏时，能够看到电池内部电解液喷发出来(图4c);持续揉捏时，开端呈现少数白烟(图4d);揉捏到图4e方位时，观察到电池壳体开端发生决裂;图4f是100%揉捏变形了，电池壳体现已被揉捏决裂成两半，而且能够观察到在右边半块电池外表的塑料包装膜开端受热缩短，阐明此刻电池内部温升较快。尽管如此，在整个揉捏进程中，电池没有呈现着火、爆破现象，显现出较好的安全特性。
图4 LFP 50Ah电池的揉捏测验
图5是一个单体电池的揉捏测验的失利事例。从揉捏头开端揉捏电池，电池就有少数白烟从顶部冒出(图5b)，接着就开端喷发出很多白烟(图5c)，紧接着在第六秒钟就喷发中很多火星和火焰，电池彻底着火爆破，数秒钟之内，着火爆破发生的气体、烟雾、飞溅出来的残留物就充满到整个测验房间内。
图5 揉捏测验失利事例
咱们看一下锂离子电池在热失控后从电池内部都开释出哪些气体。当然，因为每种电池的组成、成果、化学状况都存在差异，开释出来的气体各有差异。一般，这些气体都是可燃的，当热失控构成电池内部温度快速上升到必定程度，就有或许触发焚烧。这儿以一个40Ah NCM/C软包电池为例阐明，它的电解液为LiPF6/EMC/DEC/EC。在充满电的情况下，经过针刺出发热失控，然后收集剖析开释的气体成分。剖析成果显现，开释出来的气体成分首要包含：
· EMC：碳酸甲酯乙基酯
· DEC：碳酸二乙酯
· EC：碳酸乙烯酯
· Benzene：苯
· Toluene：甲苯
· Styrene：苯乙烯
· Biphenyl：联苯
· Acrolein：丙烯醛
· CO：一氧化碳
· COS：硫化碳酰
· Hydrogen fluoride：这是氟化氢
上述这些物质中，有些是气体，有些是蒸发的液体。前三种物质是电解液自身蒸发出来的，后边几种物质都是在热失控进程中构成的新物质。上面一切物质都已具有必定毒性的，在必定温度下都是可燃的。
下面再看一个传统消费类电池，电池资料为LiCoO2/C，2.1Ah软包电池，能量为7.7Wh。触发热失控后经过设备收集气体进行剖析，得到表1成果。这儿的气体成分包含：
·一氧化碳、二氧化碳、氢气
·甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、丁烷、异戊烷、异戊烷、己烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯、苯乙烷
其间，在100%SOC和150%SOC下，体积含量最多的是一氧化碳、二氧化碳和氢气。首要成分是一氧化碳、二氧化碳和氢气，其他是烷烃、烯烃、苯等有机物，这些也可使可燃气体。
表1 气体成分
一起丈量开释出来的气体的含量(表2)，从50%SOC到100%SOC，热失控后开释出来的气体含量增加了3倍多。在150%SOC，开释的气体含量到达了50%SOC下的7.5倍，一个小小的电池居然能够开释出这么多的气体。
表2 气体含量
动力电池产品关乎用户的生命安全，其安全规划和要求在整个电池体系规划中处于最高优先级。这需求挑选适宜的电池资料、优化单体电池规划、强化模组和体系的电气安全规划、使用FMEA东西归纳考虑/剖析各种安全失效形式和应对办法，然后规划出高性能、高安全的动力电池产品。
