動力電池全生命周期內(nèi)短損傷觸發(fā)方法

ICS32.020CCST45團體標準T/CIAPSXXXX—XXXXT/CIAPSXXXX-XXXXII動力電池全生命周期內(nèi)短損傷觸發(fā)方法范圍本文件規(guī)定了動力電池全生命周期內(nèi)短損傷觸發(fā)方法。本文件適用于動力電池系統(tǒng)和搭載動力電池的內(nèi)短損傷方法，可為其它電池系統(tǒng)內(nèi)短損傷提供相關(guān)參考。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；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。GB/T19596電動汽車術(shù)語GB/T31485-2015電動汽車用動力蓄電池安全要求及試驗方法GB/T38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求術(shù)語和定義GB/T19596、GB/T31485-2015、GB/T38031-2020中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。電池單體BatteryCell將化學能與電能進行相互轉(zhuǎn)換的基本單元裝置,通常包括電極?隔膜?電解質(zhì)?外殼和端子,并被設計成可充放電。電池模組BatteryModule由多個電池單體組合而成的一個整體，通常包括電池單體、電池管理系統(tǒng)和連接器等組件。檢測對象Detectionobject待檢測的電池單體、電池模組。荷電狀態(tài)StateofCapacity當前動力電池單體?模組?動力電池系統(tǒng)中按照規(guī)定的放電條件可以釋放的容量占實際容量的百分比?熱失控ThermalRunaway電池單體放熱連鎖反應引起電池溫度的不可控上升的現(xiàn)象?熱擴散ThermalPropagation動力電池系統(tǒng)內(nèi)由一個電池單體熱失控引發(fā)的其余電池單體接連發(fā)生熱失控的現(xiàn)象?縮略語和符號縮略語SOC：荷電狀態(tài)。符號I1：1h率放電電流（A）,其數(shù)值等于額定容量值。I10：10h率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值的1/10。Is：截止放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值的1/100。RT：室溫(22±5)℃。實驗室要求監(jiān)控設施實驗室監(jiān)控設施主要包括以下四部分：環(huán)境監(jiān)測設備：能及時記錄實驗室環(huán)境溫度、濕度、氧含量等數(shù)據(jù)；視頻監(jiān)控設備：能實時記錄實驗室內(nèi)部實時畫面，存儲內(nèi)容至少保持30日；實驗室展示設備：能實時顯示視頻監(jiān)控設備采集的圖像；數(shù)據(jù)存儲設備：具備環(huán)境溫度、濕度、氧含量，視頻資源，實驗室熱失控實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的不間斷存儲能力。濾毒通風設施實驗室應具備濾毒通風設備，日常情況下應保證合適的新風供應，熱失控后場地處理過程中應至少滿足足量的換氣量，排放的氣體應經(jīng)過濾毒系統(tǒng)，檢測合格后方可排放。消防器具滅火：應具備消防安全標準的噴淋滅火設備；隔離：實驗室四周應預留5m隔離空間防止火災失控蔓延，配備滅火毯、滅火器；消防水源：實驗室外應配備消防栓或在合適位置安置合適大小的水池，注滿水備用；沙箱：實驗室外應安置消防沙箱，備用。防爆設施實驗室應具備適當?shù)姆辣芰?，配置相關(guān)防爆設施。防護裝備實驗室防護裝備主要指個人防護裝備，主要包括防護面罩、防毒面具、防毒衣、防護服等。儀器和設備電池充放電儀采用電池充放電測試儀對檢測對象進行充放電，將檢測對象調(diào)整至實驗所需的荷電狀態(tài)，對檢測對象充放電過程中的電流、電壓、時間和容量進行設置和實時記錄。視頻記錄儀采用高清高速攝像頭對電池熱失控過程進行記錄，以備后續(xù)分析。檢測方法單體電池級別樣品檢測對象中的單體電池首先在RT的環(huán)境溫度下以I10進行放電至終止電壓，擱置5min后備用。根據(jù)7.1.2充放電制度，通過充放電儀使電池分別處于30%SOC、50%SOC、100%SOC。使用7.1.3的方法造成單體電池內(nèi)短損傷，根據(jù)實驗需要可對內(nèi)短損傷的單體電池進行特定工況下安全研究。充放電制度7.1.2.130%SOC在RT的環(huán)境溫度下，以I1進行充電18min后擱置5min備用。7.1.2.250%SOC在RT的環(huán)境溫度下，以I1進行充電30min后擱置5min備用。7.1.2.3100%SOC在RT的環(huán)境溫度下，以I1進行充電，當電池端電壓達到充電限制電壓時，改為在限制電壓下恒壓充電，直到充電電流小于Is或恒壓充電時間大于8h，停止充電擱置5min備用。內(nèi)短損傷觸發(fā)方法7.1.3.1第三電極材質(zhì)、結(jié)構(gòu)第三電極采用鎳片（純度98%），鎳片的寬度5mm，鎳片的厚度0.08mm。鎳片頭部20mm長度包裹一層隔膜，鎳片的其余部分壓合一層PET。根據(jù)電極需要的布置位置和電池的尺寸調(diào)整鎳片長度，使得鎳片處于合適位置。圖1.第三電極結(jié)構(gòu)示意圖7.1.3.2第三電極與單體電池的裝配將第三電極的一端放置進極芯，一般放置在負極片與隔膜之間。第三電極的另一端與電芯的第三極柱連接，通過第三極柱將第三電極引出到電芯外部。裝配完成后進行封裝，組成一個完整的電芯。根據(jù)正極料-負極料、Al-負極料、正極料-Cu、Al-Cu四種內(nèi)短類型，將第三電極放置在動力電池極芯內(nèi)部不同位置。圖2.第三電極布置及裝配示意圖7.1.3.3觸發(fā)單體電池內(nèi)短損傷實驗電池制作完成后觸發(fā)電芯內(nèi)短損傷，測試方法與參數(shù)如下：將第三極柱與正極通過高壓電源連接，高壓電源的參數(shù)設置為100V恒壓輸出，限制電流設置為2A。高壓電源電壓升至100V后突降至0-5V范圍內(nèi)即表明成功觸發(fā)內(nèi)短，斷開高壓電源。圖3.觸發(fā)電芯內(nèi)短損傷單體電池內(nèi)短損傷后研究內(nèi)短損傷后進行測試研究，參考測試序列如下，記錄內(nèi)短后單體電池在特定工況下的參數(shù)。單體電池級別檢測報告單體電池級別的測試報告應該包含以下內(nèi)容：電池制造商名稱和電池型號；電池額定儲能容量（例如安時）；電池調(diào)整過程中獲得的開路電壓與SOC；電池內(nèi)短損傷前后電池的開路電壓；電池內(nèi)短損傷后測試的電壓、電流、容量、溫度；模組級別模組形式采用7.1.3的方法制作內(nèi)短損傷的單體電池，根據(jù)實際需要將內(nèi)短損傷后的單體電池布置在模組的合適位置。檢測對象中的模組采用出廠的串并聯(lián)方式，或非單體的任意組合模式，不做組合電池數(shù)量的限制，樣品檢測對象中的模組首先在RT的環(huán)境溫度下以I10進行放電至終止電壓，擱置5min后備用。根據(jù)7.1.2充放電制度，通過充放電儀使模組分別處于30%SOC、50%SOC、100%SOC。根據(jù)需求選擇特定的單體電池使用7.1.3的方法造成內(nèi)短損傷，隨后對包含內(nèi)短損傷單體電池的模組進行特定工況下安全研究。模組內(nèi)短損傷后研究參考GB-38031、GB-31484的測試方法對內(nèi)短損傷后的模組進行安全以及存