鋰離子電池火災(zāi)危險性分級通用試驗方法

1鋰離子電池火災(zāi)危險性分級通用試驗方法警示——使用本標(biāo)準(zhǔn)的人員應(yīng)有正規(guī)實驗室工作的實踐經(jīng)驗。本標(biāo)準(zhǔn)并未指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧⒈ＷC符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。級劃分和試驗報告要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋰離子電池火災(zāi)危險性分級，也適用于鋰離子電池著火可能性評價以及鋰離子電池火災(zāi)破壞力的評價。2規(guī)范性引用文件是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。ISO9705:1993Firetests—Full-scaleroomtestforsurfaceproductsISO5660-1:2002Reactiontofiretests-Heatrelease,smokeproductionandmasslossrate-Part1:Heatreleaserate(conecalorimetermethod)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。鋰離子電池危險hazardoflithiumionbattery池的故障、失效或火災(zāi)的形式表現(xiàn)。鋰離子電池火災(zāi)fireoflithiumionbattery在時間和空間失去控制的鋰離子電池燃燒。燃燒是指鋰離子電池體系內(nèi)部可燃物質(zhì)與氧化劑作用發(fā)生的在時間和空間上失去控制的氧化還原反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光、放熱和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象。鋰離子電池安全風(fēng)險riskoflithiumionbattery由鋰離子電池危險導(dǎo)致的可能危及人身、財產(chǎn)安全的危險事件或情形的嚴(yán)重性與發(fā)生可能性的綜合。2嚴(yán)重性severity危險事件或情形對人身、財產(chǎn)安全的損害程度。風(fēng)險評估對象objectsofriskassessment可能存在故障或失效的鋰離子電池。荷電狀態(tài)stateofcharge鋰離子電池使用一段時間或擱置不用后剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值。熱失控臨界環(huán)境溫度criticalambienttemperatureofthermalrunaway鋰離子電池發(fā)生熱失控時的最低環(huán)境溫度。熱釋放速率heatreleaserate指在規(guī)定的試驗條件下，在單位時間內(nèi)電池燃燒所釋放的熱量。本標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)耗氧法進(jìn)行測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱釋放速率normalizedheatreleaserate指在規(guī)定的試驗條件下，熱釋放速率除以電池的總表面積標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值。4符號、代號和縮略語下列符號適用于本文件。C1:1小時率額定容量，AhHRR：熱釋放速率，WI1：1小時率放電電流，其數(shù)值等于C1，Aqpeak：標(biāo)準(zhǔn)化熱釋放速率峰值，W/m2SOC：荷電狀態(tài)，%T0：熱失控臨界環(huán)境溫度，℃本試驗方法是在調(diào)研了已有的其他行業(yè)的火災(zāi)危險性等級分級方法及試驗方法的基礎(chǔ)上，參考已有的鋰離子電池安全性測試標(biāo)準(zhǔn)，提出了鋰離子電池?zé)嵯鋵嶒灪腿紵龑嶒炏嘟Y(jié)合的鋰離子電池火災(zāi)危險性分級試驗方法，并依據(jù)鋰離子電池自身安全特性和已有的實驗結(jié)果，從電池起火難易程度和火災(zāi)規(guī)模兩個角度，提出了鋰離子電池火災(zāi)危險性等級的分級標(biāo)準(zhǔn)。鋰離子電池火災(zāi)危險性分級試驗方法基本流程如圖1所示。3是否象否是是否象否是圖1鋰離子電池火災(zāi)危險性分級試驗方法基本流程6試驗條件6.1環(huán)境條件6.2單體電池及電池模組充放電方式若廠家提供充放電方法，則按廠家提供的方法先進(jìn)行放電，再進(jìn)行充電，充電后擱置1h或廠家提供的不高于1h的擱置時間。若廠家未提供充放電方法，則按以下方法進(jìn)行充放電：（A）電流放電至額定終止電壓，靜置1min，再以1I1（A）電流恒流充電至額定充電終止電壓，靜置1min，轉(zhuǎn)恒電壓充電至充電電流降為0.05I1（A）時停止充電。充電后擱置1h或廠家提供的不高于1h的擱置時間。7儀器設(shè)備測量設(shè)備、儀器及精度要求：4應(yīng)具有一定的抗爆強(qiáng)度；——熱電偶：精度≥II級，外徑≤1mm(≤32AWG）；——熱釋放速率測量系統(tǒng)：可根據(jù)ISO9705或ISO5660標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計建造；——溫度采集、變送、顯示系統(tǒng)：系統(tǒng)不確定度為±1℃。8樣品本標(biāo)準(zhǔn)主要針對容量在500Ah以下的鋰離子單體電池或模組，電池形狀可以是方形和圓柱形，電池外包裝可以是金屬殼與軟包。對于模組測試，動力電池建議采用實際模組樣品，儲能電池采用實際有外殼的模組。9試驗步驟9.1熱箱試驗熱箱試驗按照如下步驟進(jìn)行：a)單體電池或電池模組按6.2方法充電；b)在電池表面中心布置一支熱電偶，將其放入電池試樣吊籃，最后將吊籃固定于熱箱中心；c)將熱箱溫度升高至140℃,等待電池表面溫度達(dá)到140℃后，保持30分鐘；d)觀察電池是否發(fā)生熱失控或電池溫度是否超過200℃,若達(dá)到，則該熱箱溫度為熱失控臨界環(huán)境溫度，記為T0，試驗結(jié)束。未達(dá)到執(zhí)行步驟ee)將熱箱溫度分別加熱至160℃和180℃,等待電池表面溫度達(dá)到對應(yīng)溫度后，保持30分鐘后，執(zhí)行步驟d)。9.2燃燒試驗燃燒試驗按照如下步驟進(jìn)行：a)單體電池或電池模組按6.2方法充電；b)量熱儀量程選擇：容量為2Ah以內(nèi)的電池可采用錐形量熱儀進(jìn)行測量；容量在2~500Ah的電池或模組可以采用量程為1kW-200kW的中尺度燃燒量熱儀進(jìn)行測試。由于電池釋放氣體的射流特征，測試時必須保證煙氣完全由集煙罩吸收，無溢出發(fā)生。c)加熱：在電池表面中心布置一支熱電偶，將其與加熱板緊密貼合，同時采用支架對加熱板和電池進(jìn)行固定，要求固定支架與電池和加熱板的接觸面有較好的隔熱能力，能夠確保電池可以被加熱至失控和燃燒；對于軟包電芯，按實際終端安裝情況，在電芯兩端增加夾板，用于限制電芯的膨脹。將支架和電池放置于熱釋放測試系統(tǒng)的燃燒室內(nèi)，加熱功率設(shè)定推薦表如表1所示。e)記錄電池?zé)後尫潘俾是€，除以電池表面積得到標(biāo)準(zhǔn)化熱釋放速率，得到其峰值qpeak。表1燃燒實驗中電池表面加熱功率設(shè)定推薦表5根據(jù)電池的熱失控臨界環(huán)境溫度T0和標(biāo)準(zhǔn)化熱釋放速率峰值qpeak，將鋰離子電池火災(zāi)危險性等級分為極度（含爆炸）危險（I）、嚴(yán)重危險