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(huán)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(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，以及逐步應(yīng)用于動力電源和儲能等領(lǐng)域，其安全性問題始終成為鋰電池行業(yè)發(fā)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(shí)驗(yàn)室，是全國首家也是唯一一家可以進(jìn)行輕型鋰離子電動自行車電池安全測試(BATSO)的實(shí)驗(yàn)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(gè)合作項(xiàng)目。它是一種新標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)處理輕型電動車(LEV)的新型電池技術(shù)時(shí)，能夠改善消費(fèi)者的安全。最初的測試手冊由萊茵TUV、ExtraEnergy、臺灣工業(yè)技術(shù)研究院(ITRI)以及美國UL實(shí)驗(yàn)室編寫，測試內(nèi)容包括過充、短路、低氣壓、溫度循環(huán)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(zhǔn)備將該標(biāo)準(zhǔn)推廣到IEC，使之成為一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)。

作為第三方檢測機(jī)構(gòu)，如何解讀中國鋰電池行業(yè)目前存在的安全問題，并幫助鋰電池企業(yè)提升產(chǎn)品的安全性能，為此，《高工鋰電》采訪了萊茵TUV電池實(shí)驗(yàn)室資深項(xiàng)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(xiàng)目？檢測依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是什么？

L：我們的電池實(shí)驗(yàn)室是按國際標(biāo)準(zhǔn)和各個(gè)國家要求針對電池安全及性能測試的實(shí)驗(yàn)室?？商峁〤B、cTUVus、TUV-BAUART、PSE、TISI、PCT、CTIA、BATSO、KC等國際認(rèn)證。

針對不同的國家按照不同的標(biāo)準(zhǔn)來檢測，測試的項(xiàng)目也有不同，。萊茵TUV電池實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)室里每個(gè)測試項(xiàng)目都在單獨(dú)的房間里進(jìn)行，并做了安全處理，如：每個(gè)房間都由兩層門、鋼鐵墻和鋼化玻璃隔開，由此每個(gè)測試都不會相互影響，同時(shí)也確保檢測人員的人身安全。

目前，萊茵TUV電池實(shí)驗(yàn)室已獲CNAS(中國)、DAkkS(德國)、CBTL、NRTL、CATL等多項(xiàng)國際認(rèn)可和授權(quán)。CB體系是國際電工委員會建立的一套全球性互認(rèn)制度，為了避免貿(mào)易壁壘而統(tǒng)一各個(gè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。

企業(yè)可以憑借某一個(gè)國家認(rèn)證機(jī)構(gòu)(NCB)頒發(fā)的CB測試報(bào)告獲取得CB體系其它成員國轉(zhuǎn)證或者市場準(zhǔn)入的機(jī)會。CB制度的成員國包含了所有中國產(chǎn)品的重要出口地區(qū)：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(jù)了解，現(xiàn)在國際和國內(nèi)的純電動汽車動力電池標(biāo)準(zhǔn)基本上以單體和模塊檢測為主，成組之后電池系統(tǒng)的相關(guān)性能和檢測標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行的情況如何？國內(nèi)這方面的檢測情況是怎樣的？

L：我們的電池實(shí)驗(yàn)室發(fā)展規(guī)劃主要分為兩個(gè)階段：第一階段涉及民用便攜類的產(chǎn)品，第二階段我們的投資重點(diǎn)放在電動汽車電池和儲能領(lǐng)域。

今年3月，我們剛從德國引進(jìn)了兩臺設(shè)備，專門針對電動汽車、儲能產(chǎn)品中的單體電芯進(jìn)行性能及安全測試，適用于模組和電池包的測試設(shè)備會在5月份安裝。

萊茵TUV還計(jì)劃在2014年或2015年投資約3000萬元，建立一個(gè)專門為電動汽車整車電池性能及安全測試的實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室將在華南地區(qū)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)和要求。

G：目前中國的整車廠會通過哪些測試項(xiàng)目來挑選合作的電池供應(yīng)商？或者說電池廠需要通過哪些測試標(biāo)準(zhǔn)才有可能被整車廠考慮成為電池供應(yīng)商？

L：首先電芯要通過兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，萊茵TUV所依據(jù)的是IEC62660-1和

IEC62660-2。該標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)目包括：容量、循環(huán)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(xiàng)目。

而針對電動汽車電池包的測試，現(xiàn)在也只是測到模組這個(gè)單位，組成電池包可能會考慮到容量、壽命、實(shí)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(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，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(zhì)量的重要因素。

G：萊茵TUV針對的主要是電池出口的檢測認(rèn)證，有沒有針對中國國內(nèi)市場的電池檢測，國內(nèi)市場電池檢測標(biāo)準(zhǔn)是什么？檢測內(nèi)容包括哪些？

L：我們檢測能力可滿足世界各個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但目前還是以國際認(rèn)證為主。由于國內(nèi)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(guān)于電池檢測的標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)。

在客戶向我們提出檢測需求時(shí)，我們會看對方申請認(rèn)證的種類，如果申請的是國際認(rèn)證，就按照國際標(biāo)準(zhǔn)來檢測，如果是為了研發(fā)，我們會推薦一些相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)，或者和廠家一起制定測試標(biāo)準(zhǔn)，例如在高溫低溫的環(huán)境下測試電池容量等。

G：經(jīng)過多年的電池檢測經(jīng)驗(yàn)，在萊茵TUV電池實(shí)驗(yàn)室里，中國的電池安全檢測最常失敗的是哪些項(xiàng)目？為什么這些項(xiàng)目最容易失敗？

L：我們電池測試有三個(gè)項(xiàng)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?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)要求比較高。比如IEC1233標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@個(gè)標(biāo)準(zhǔn)第一版是在2002年提到的，當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)制定者可能對鋰電池行業(yè)制造水平不是很清楚，所以對過充的要求比較高，導(dǎo)致很多國內(nèi)的電池廠甚至一些日本企業(yè)的電池都沒法通過測試。

擠壓和重物沖擊測試不過關(guān)，是因?yàn)殡姵馗裟さ奶匦?。因?yàn)殡姵卦跀D壓跟沖擊的過程中，隔膜會破損，造成短路。

第三個(gè)因素是制造工藝的問題。如果工廠的生產(chǎn)環(huán)境對粉塵顆?？刂撇缓茫部赡軙斐蓛?nèi)部微短路，時(shí)間一久，就會造成很大的安全隱患。這是環(huán)境控制方面的因素。

送到萊茵TUV電池實(shí)驗(yàn)室檢測的電池樣品，約有10%~20%左右的產(chǎn)品不過關(guān)，主要問題是出現(xiàn)在上述的三個(gè)測試項(xiàng)目中，這些不過關(guān)的電池以消費(fèi)類電池為主?，F(xiàn)在，IEC62133的新版標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)把過充和擠壓標(biāo)準(zhǔn)降低了，包括1642的標(biāo)準(zhǔn)也降低了，標(biāo)準(zhǔn)制定者可能也是考慮到這方面的問題。

G：據(jù)萊茵TUV進(jìn)入中國市場的經(jīng)驗(yàn)，中國動力電池廠商如何規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)？萊茵對中國的鋰電池企業(yè)在產(chǎn)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?yàn)殇嚱饘俚幕瘜W(xué)特性是非常活躍的，我們現(xiàn)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(nèi)部短路。我們知道所有的爆炸、起火都是因?yàn)殡姵貎?nèi)部的正負(fù)極、隔膜碰到一起產(chǎn)生的，這個(gè)問題基本上以目前的技術(shù)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(chǎn)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(diǎn)，其次是對材料的要求。我們國內(nèi)現(xiàn)在的生產(chǎn)水平也在不斷提高，不僅是材料方面，現(xiàn)在國內(nèi)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。