在寧德時(shí)代,這些極端,苛刻的實(shí)驗(yàn)包括挑戰(zhàn)高溫火燒、擠壓、沖擊、振動、海水浸泡、高低溫沖擊等,可多達(dá)230項(xiàng)。
電池儲存的化學(xué)能既可以轉(zhuǎn)化成車輛動力,也可以轉(zhuǎn)化成破壞力。能量越高,破壞力就越大。如果來算一下電動車電池的潛在風(fēng)險(xiǎn),會是如何?
以三元電芯為例,能量密度可達(dá)270Wh/kg,一輛續(xù)航里程超過400km的純電動乘用車配置三元電池包的電量超過60kWh,如果將這60度電所攜帶的電能全部換算成TNT,那就是51公斤炸藥,可以將方圓30m的范圍夷為平地。
算這么多,不是駭人聽聞,也不是要告訴大家電動車不安全——實(shí)際上傳統(tǒng)燃油車的能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)低于電動車,因此攜帶的能量更多。在這里要說的是,在動力電池的各項(xiàng)性能中,
安全,是最重要的!
所以,在重裝上陣前,電池組還需經(jīng)歷"九九八十一難"才能修成正果。在寧德時(shí)代,這些極端,苛刻的實(shí)驗(yàn)包括挑戰(zhàn)高溫火燒、擠壓、沖擊、振動、海水浸泡、高低溫沖擊等,可多達(dá)230項(xiàng)。
在寧德時(shí)代,只有成功通過層層磨煉的電池產(chǎn)品,才能被放行使用。
火燒測試
在高溫油氣煙火下,鉛、鋅等金屬材料早已熔化。但是,電池組卻要在這樣的高溫下進(jìn)行“生存”挑戰(zhàn)。
在這項(xiàng)極端且具有危險(xiǎn)性的測試中,行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)是外部火燒130秒,電池不起火、不爆炸。但在CATL,一切有著最高的要求。國家標(biāo)準(zhǔn)要求外部燃燒后不起火不爆炸,CATL則挑戰(zhàn)做到了外部火燒130秒后,電池依然可以正常工作;國家標(biāo)準(zhǔn)外部燃燒時(shí)間要求為130秒即可,CATL甚至研究了連續(xù)燃燒1小時(shí)后,電池依然沒有爆炸危險(xiǎn)。而在這樣的情況下,即使是熔點(diǎn)為660℃的鋁材,也早熔化成了液體。
通過這樣嚴(yán)苛的火燒試驗(yàn),即使遇上火災(zāi)或車輛燃燒,也不會出現(xiàn)電池爆炸的危險(xiǎn),避免出現(xiàn)二次傷害。
振動測試
顛簸路面對電池產(chǎn)生的振動,可能會引發(fā)質(zhì)量不過關(guān)的電池產(chǎn)品固定不良,零部件松動,外殼破裂最后引發(fā)安全失效的情況。為此,國家標(biāo)準(zhǔn)要求對動力電池進(jìn)行振動測試。
振動臺用來模擬電池包在實(shí)際使用中會遇到的顛簸路況,環(huán)境箱用來提供不同的溫度環(huán)境,充放電機(jī)則用以提供充放電的實(shí)際工作情況。這三部分組成了帶溫度帶負(fù)載的振動測試系統(tǒng),真實(shí)模擬了實(shí)車使用時(shí)的情景。
這是寧德時(shí)代的一座推力20噸的振動臺,用來模擬電池包在實(shí)際使用中會遇到的顛簸路況,但其振動強(qiáng)烈程度更甚于實(shí)際路況。在試驗(yàn)中,電池包一秒鐘要被振動200下,而電芯模組則要被振動2000下。蜜蜂的翅膀每秒鐘振動400下,我們就可以聽到“嗡嗡”的聲音,每秒振動2000下的電芯模組所發(fā)出的聲音是非常尖銳刺耳的。
在寧德時(shí)代,這樣的振動承受挑戰(zhàn)算的不是分秒,而是小時(shí)。在這里,電池包需在-30℃至60℃的環(huán)境條件下,電池包連續(xù)隨機(jī)振動21小時(shí),這樣可等效模擬數(shù)十萬公里的行車疲勞情況。
數(shù)十小時(shí),每秒振動高達(dá)2000下,電池依然運(yùn)行正常。
加速度沖擊測試
與振動試驗(yàn)類似,沖擊測試用以測試電池包的機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,其模擬車輛通過路障時(shí),瞬間顛簸對電池包結(jié)構(gòu)的沖擊。
在寧德時(shí)代的沖擊測試中,最高加速度可高達(dá)100G。
100G加速度如何理解?
載人航天飛行器的向心加速度最高可達(dá)15G。
一輛電動大巴被時(shí)速為50公里的小車撞擊時(shí),電池包所受到的加速度約為30G。一般人的心臟承受的最大加速度為50G。而目前有記錄的,人體能承受的加速度極限約為40G。
但在如此強(qiáng)烈的加速度沖擊下,電池包依然運(yùn)行正常。
擠壓測試
擠壓測試用于模擬電池在交通事故時(shí)受到擠壓的情況。電池受到擠壓時(shí)在結(jié)構(gòu)上可能由外至內(nèi)被破壞,出現(xiàn)高壓短路,電芯被內(nèi)部零部件刺破漏液,造成熱失控,進(jìn)而引起起火或爆炸。
在寧德時(shí)代的擠壓試驗(yàn)中,施加給電池包的力是10噸。一輛2噸的車,以90km/h的速度行駛撞擊,其撞擊力剛好是10噸。
從圖中可以看到,在10噸外部力量的擠壓下,復(fù)合鋁材質(zhì)的電池包外殼已出現(xiàn)了明顯的變形,但電池包整體結(jié)構(gòu)完整。對于擠壓測試的通過標(biāo)準(zhǔn)一般是不起火、不爆炸。而寧德時(shí)代的電池產(chǎn)品,甚至可以在擠壓變形的情況下,繼續(xù)正常工作。
自此,經(jīng)過數(shù)不清的復(fù)雜加工工藝和檢測測試流程,一塊印有CATL標(biāo)志的成品車用電池單元終于誕生了。
但即使如此,寧德時(shí)代對于質(zhì)量的把控還遠(yuǎn)沒有結(jié)束。為了把控在日常使用時(shí)的質(zhì)量和品質(zhì),所有的成品電池和電芯都有自己獨(dú)一無二的編碼,如果未來某塊電池甚至某顆電芯出現(xiàn)故障,可以追溯到關(guān)聯(lián)生產(chǎn)線甚至關(guān)聯(lián)原料。
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寧德時(shí)代
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原文標(biāo)題:【松陵電器?特寫】230項(xiàng)檢測項(xiàng)目 寧德時(shí)代電芯好在哪里?
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