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，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“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(jí)：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(hào)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(duì)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(duì)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氐尼尫艢怏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。
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。
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(hào)。其傳感器基于熱失控特征氣體釋放規(guī)律，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)響應(yīng)與報(bào)警，觸發(fā)BMS多級(jí)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(duì)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(shí)別并實(shí)時(shí)向BMS發(fā)送信號(hào)，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(jí)聯(lián)動(dòng)防控，實(shí)現(xiàn)極早期預(yù)警和多級(jí)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
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(jí)。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(jí)響應(yīng)與多級(jí)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。 參考文獻(xiàn)： 1.金勇, 等. 液冷LiFePO4電池模塊熱失控的氣壓信號(hào)突變預(yù)警[J]. 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). DOI: 10.19799/ki.2095-4239.2023.0195. 2.沈恒杰, 王赫武, 李明海, 李成, 張雅君, 李亞倫, 楊新偉, 馮勛寧, 歐陽明高. 鋰離子電池?zé)崾Э靥匦约安煌琇FP和NCM正極材料下的氣體成分分析[J]. Electronics, 2023, 12(7): 1603. DOI:10.3390/electronics. 3.張秋生, 曲迎春, 郝春亮, 劉婷婷, 陳東. 三元鋰離子電池?zé)崾Э貧怏w的原位分析[J]. 高電壓工程, 2022, 48(7): 2817-2825. DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.. 4.王懷斌, 李陽, 王秦政, 杜志明, 馮旭寧. 鋰離子牽引電池?zé)崾Э丶捌鋫鞑サ膶?shí)驗(yàn)研究[J]. 工程學(xué)報(bào), 2021, 43(5): 663-675. DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.27.002. 5.顧正建,陶倩藝,楊智皋,等.磷酸鐵鋰與三元鋰離子電池加熱下的熱失控行為[J].電池,2024,54(4):513-518. DOI: 10.19535/j.1001-1579.2024.04.015.
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