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聚焦最嚴(yán)電池新國標(biāo):看四方光電如何構(gòu)筑熱失控安全預(yù)警

來源:四方光電(武漢)儀器有限公司   2025年04月18日 15:12  

         標(biāo)準(zhǔn)簡介

隨著新能源汽車的快速發(fā)展,動(dòng)力電池的安全性成為行業(yè)核心議題。近日,工信部最新頒布的GB 38031-2025《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池安全要求》將于2026年7月1日正式實(shí)施,以熱失控防護(hù)為核心構(gòu)建多重生死防線,被稱為史上最嚴(yán)電池安全令”。

核心修訂內(nèi)容如下:

?熱失控防護(hù)升級:電池系統(tǒng)在單體熱失控后2小時(shí)內(nèi)必須不起火、不爆炸;

?溫度嚴(yán)格管控:所有監(jiān)測點(diǎn)溫度≤60℃;

?報(bào)警響應(yīng)提速:熱失控信號需在5分鐘內(nèi)發(fā)出預(yù)警,且報(bào)警前后5分鐘內(nèi)乘員艙內(nèi)無可見煙氣;

?新增測試場景:新增底部撞擊及快充循環(huán)后短路測試;

?新增同一型式判定條件,允許部分變更電池包或系統(tǒng)經(jīng)補(bǔ)充測試和審批后視為同一型式,無需重新測試。

 

熱失控機(jī)理分析

在新能源汽車市場迅速擴(kuò)張的當(dāng)下,動(dòng)力蓄電池作為核心部件,其安全性備受關(guān)注。作為當(dāng)前新能源汽車領(lǐng)域的兩大主流技術(shù)路線,磷酸鐵鋰(LFP)和三元鋰(NCM/NCA)電池在熱失控的觸發(fā)機(jī)制、氣體釋放特征及防控策略上存在顯著差異。針對這兩種電池的不同特性,需采用差異化的監(jiān)測手段和傳感器配置,以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警和有效防控。


磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性相對較高,熱失控觸發(fā)溫度通常在200℃以上。其反應(yīng)以釋放氫氣為主(50-70%),并伴隨煙塵早期釋放。鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究表明,氫氣是磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э氐淖钤玑尫艢怏w,檢測時(shí)間比模組出現(xiàn)濃煙早12分鐘,結(jié)合氫氣監(jiān)測可實(shí)現(xiàn)無煙無火的早期預(yù)警。

 

 

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磷酸鐵鋰熱失控分析圖(來源:Electronics, 2023, 12(7))

 

相比之下,三元鋰電池因高活性鎳鈷錳材料特性,熱失控觸發(fā)溫度低至150-200℃,反應(yīng)中釋放氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷及乙烯等氣體,并伴隨壓力驟升和顆粒物爆發(fā)。《三元鋰離子電池?zé)崾Э貧怏w原位分析》研究表明,三元鋰離子電池?zé)崾Э剡^程經(jīng)歷溫升、電解液蒸發(fā)、氣體釋放及壓力峰值檢測、冷卻后毒性氣體警示四個(gè)階段。需重點(diǎn)監(jiān)測電解液泄漏和多組分氣體,能更早發(fā)現(xiàn)異常,為響應(yīng)處置提供更多寶貴時(shí)間。

 


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三元鋰熱失控階段分析圖(來源:Electronics, 2023, 12(7))

 

 

解決方案

四方光電基于NDIR、熱導(dǎo)等提供多種技術(shù)及組合解決方案,可精準(zhǔn)探測電解液、氣體、煙霧、壓力,并通過CAN總線向BMS傳遞預(yù)警信號。其傳感器基于熱失控特征氣體釋放規(guī)律,實(shí)現(xiàn)秒級響應(yīng)與報(bào)警,觸發(fā)BMS多級聯(lián)動(dòng)防控,以滿足GB 38031-2025標(biāo)準(zhǔn)中“5分鐘報(bào)警”要求。

 

針對國標(biāo)新增的內(nèi)部加熱觸發(fā)和底部撞擊測試場景,四方光電電解液泄漏傳感器(ATRS-1050)在該類場景的防控中均發(fā)揮重要作用,當(dāng)電芯因工藝缺陷、擠壓或?yàn)E用導(dǎo)致超過0.1mL電解液泄漏時(shí),該傳感器能快速識別并實(shí)時(shí)向BMS發(fā)送信號,實(shí)現(xiàn)極早期預(yù)警。這種“體檢式”監(jiān)測方案通過極早期干預(yù),有效降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

 

此外,四方光電傳感器經(jīng)強(qiáng)化濕熱循環(huán)、鹽霧防護(hù)設(shè)計(jì),提升絕緣性能,確保復(fù)雜工況下穩(wěn)定監(jiān)測。其提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可聯(lián)動(dòng)電池包廠家的泄壓、惰性氣體注入等防控技術(shù),助力實(shí)現(xiàn)“2小時(shí)不起火爆炸”及“監(jiān)測點(diǎn)溫度≤60℃”等核心安全標(biāo)準(zhǔn)。

 

磷酸鐵鋰電池因產(chǎn)氣溫和,防控側(cè)重于煙霧和氫氣監(jiān)測,借助高靈敏度傳感器實(shí)時(shí)追蹤,配合BMS熱管理降溫,有效延緩熱蔓延。三元鋰電池因反應(yīng)劇烈,需多維度參數(shù)同步監(jiān)測,在熱失控早期階段,精準(zhǔn)檢測電解液溶劑蒸氣,以及熱失控多合一傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測多種氣體參數(shù),助力BMS觸發(fā)多級聯(lián)動(dòng)防控,實(shí)現(xiàn)極早期預(yù)警和多級防控的有機(jī)結(jié)合。

 

四方光電動(dòng)力電池?zé)崾Э禺a(chǎn)品矩陣


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結(jié)語

新國標(biāo)GB 38031-2025的發(fā)布,標(biāo)志著動(dòng)力電池安全從被動(dòng)響應(yīng)向主動(dòng)防護(hù)的全面升級。四方光電通過煙霧、電解液、壓力及多氣體監(jiān)測的協(xié)同技術(shù),結(jié)合秒級響應(yīng)與多級聯(lián)動(dòng)機(jī)制,不僅助力達(dá)成“2小時(shí)不起火爆炸”“5分鐘報(bào)警”等硬性要求,更為底部撞擊、快充老化等新增測試場景提供了前瞻性解決方案。隨著技術(shù)迭代與標(biāo)準(zhǔn)完善,動(dòng)力電池安全將邁向更高階的系統(tǒng)化防控時(shí)代。

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