《電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反應(yīng)試驗(yàn)方法》

ICS27.180

F19T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)

T/CECXXXXX—2020

電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反

應(yīng)試驗(yàn)方法

TestMethodforThermalRunawayChainReactionoflithium-ionBatteryModulefor

ElectricalEnergyStorage

（征求意見稿）

8/30/2023

2018-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

T/CECXXXXX—2018

電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反應(yīng)試驗(yàn)方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反應(yīng)試驗(yàn)的試驗(yàn)要求、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于電力儲能用鋰離子電池(以下簡稱電池)組成的電池模塊。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡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。

GB/T11651個體防護(hù)裝備選用規(guī)范

GB/T36276電力儲能用鋰離子電池

DL/T2528電力儲能基本術(shù)語

3術(shù)語和定義

DL/T2528界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

模塊熱失控?cái)U(kuò)散thermalrunawaydiffusionbetweenbatterymodules

電池模塊內(nèi)的電池單體發(fā)生熱失控后觸發(fā)與其相鄰的電池模塊內(nèi)的電池單體發(fā)生熱失控的現(xiàn)象。

4試驗(yàn)要求

4.1試驗(yàn)環(huán)境要求

試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)滿足下列要求：

a)試驗(yàn)場地溫度15℃～40℃，相對濕度≤80%、大氣壓力為86kPa～106kPa；

b)試驗(yàn)場地環(huán)境中不應(yīng)含有影響試驗(yàn)的沙塵及具有導(dǎo)電性、腐蝕性、爆炸性的顆粒和氣體。

4.2試驗(yàn)安全要求

試驗(yàn)場地、人員裝備、試驗(yàn)管理應(yīng)滿足下列要求：

a)試驗(yàn)場地應(yīng)配置消防設(shè)備；

b)封閉試驗(yàn)場地應(yīng)配備通風(fēng)系統(tǒng)，且試驗(yàn)場地周圍墻體應(yīng)采用防火、防爆設(shè)計(jì)；

c)除試驗(yàn)所需材料、設(shè)備、器械外，試驗(yàn)場地不應(yīng)有其它易燃易爆物品；

d)試驗(yàn)人員應(yīng)配備個人防護(hù)用具，防護(hù)用具須符合GB/T11651規(guī)定并經(jīng)國家相應(yīng)的質(zhì)檢部門檢

測，具有生產(chǎn)許可證及編號標(biāo)志、產(chǎn)品合格證；

e)試驗(yàn)前應(yīng)制定試驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對預(yù)案，制定安全防護(hù)措施并檢查是否到位，對所有試驗(yàn)人員進(jìn)

行講解告知；

f)封閉試驗(yàn)場地與試驗(yàn)人員觀測區(qū)域之間應(yīng)有防火、防爆的物理隔離；

1

T/CECXXXXX—2018

g)對于開放試驗(yàn)場地，試驗(yàn)人員觀測區(qū)應(yīng)位于上風(fēng)向位置，并與試驗(yàn)場地有足夠距離或者有防火、

防爆的物理隔離。

4.3試驗(yàn)裝置要求

4.3.1充放電裝置

充放電裝置主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表1要求。

表1充放電裝置主要技術(shù)指標(biāo)要求

試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)類型參數(shù)范圍精度

電壓

0≤U≤200±0.1%F.S.

U/V

電流

0≤I≤300±0.1%F.S.

充放電裝置I/A

功率

0≤P≤8×104±0.1%F.S.

P/W

時(shí)間

/±0.1

t/s

4.3.2熱失控試驗(yàn)裝置

熱失控試驗(yàn)裝置主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表2要求。

表2熱失控試驗(yàn)裝置主要技術(shù)指標(biāo)要求

試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)類型參數(shù)范圍精度

電壓

0≤U≤200/

U/V

多通道數(shù)據(jù)記電流

0≤I≤300/

錄儀I/A

溫度

0≤T≤1000/

T/℃

分度K型（鎧裝）/

溫度

0≤T≤1000±2

熱電偶T/℃

響應(yīng)時(shí)間

/＜1

t/s

溫度

0≤T≤1000±2

T/℃

幀頻

f25/

紅外熱成像儀f/Hz≥

顯示分辨率

T/℃T＜0.1/

壓力

P＞100

沖擊波壓力傳P/psi

感器靈敏度

U＞80mV

U/mV

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視頻采集系統(tǒng)鏡頭防爆

5試驗(yàn)準(zhǔn)備

5.1試驗(yàn)前材料準(zhǔn)備

試驗(yàn)前樣品準(zhǔn)備應(yīng)滿足下列要求：

a)電池模塊應(yīng)由滿足GB/T36276規(guī)定的型式檢驗(yàn)要求的電池單體組成；

b)電池模塊樣品數(shù)量應(yīng)滿足檢驗(yàn)規(guī)則要求；

c)應(yīng)按照GB/T36276要求提供電池單體及電池模塊的規(guī)格參數(shù)表（見附錄A1和A2）；

d)應(yīng)提供電池單體及電池模塊的防爆閥或泄壓點(diǎn)位置的書面說明文件；

e)電池模塊內(nèi)的主動保護(hù)線路或裝置應(yīng)在試驗(yàn)前斷開或除去；

f)在試驗(yàn)前按照GB/T36276完成額定功率初始化充電，擱置12h；

g)連接試驗(yàn)樣品與試驗(yàn)設(shè)備的外部連接件應(yīng)能承受試驗(yàn)過程中的最大電流且不應(yīng)熔斷。

5.2試驗(yàn)線路連接

電池模塊試驗(yàn)線路連接應(yīng)滿足下列要求：

a)根據(jù)電池模塊電壓、功率等參數(shù)選擇充放電試驗(yàn)設(shè)備；

b)電池模塊正負(fù)極與充放電試驗(yàn)設(shè)備通過輸入輸出線纜連接，形成電流回路；

c)電池模塊和電池單體的正負(fù)極與熱失控試驗(yàn)設(shè)備通過電壓數(shù)據(jù)采樣線連接，形成電壓數(shù)據(jù)采集

回路；

d)電池模塊溫度采樣點(diǎn)與熱失控試驗(yàn)設(shè)備通過熱電偶和溫度數(shù)據(jù)采樣線連接，形成溫度數(shù)據(jù)采集

回路，電池模塊電壓采樣點(diǎn)包括電池模塊正極匯流排、負(fù)極匯流排以及電池模塊內(nèi)每個最小并

聯(lián)單元的正極、負(fù)極；

e)采用液體冷卻方式的電池模塊在試驗(yàn)前應(yīng)注滿冷卻液并斷開液冷系統(tǒng)，循環(huán)試驗(yàn)過程中樣品端

的進(jìn)水溫度應(yīng)與試驗(yàn)溫度保持一致；

f)采用風(fēng)冷方式的電池模塊在試驗(yàn)前應(yīng)關(guān)閉風(fēng)冷系統(tǒng)。

5.3試驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄

試驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄應(yīng)滿足下列要求：

a)試驗(yàn)開始前，應(yīng)記錄試驗(yàn)樣品信息，參見GB/T36276附錄中的電池單體、電池模塊規(guī)格參數(shù)

表。

b)試驗(yàn)過程中、結(jié)束后擱置12h期間，電池模塊的溫度采樣點(diǎn)的溫度、電壓采樣點(diǎn)的電壓應(yīng)持續(xù)

記錄，試驗(yàn)現(xiàn)場視頻應(yīng)持續(xù)記錄。

c)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)記錄試驗(yàn)的過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，參見附錄B的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表；

d)試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)詳實(shí)準(zhǔn)確，應(yīng)包含電池單體和電池模塊規(guī)格參數(shù)表和試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。

5.4試驗(yàn)場地布置

電池模塊試驗(yàn)場地布置應(yīng)滿足下列要求：

a)用于觸發(fā)熱失控的電池模塊應(yīng)放置于試驗(yàn)臺架（圖1）的中間位置；

b)用于考察熱失控?cái)U(kuò)散的電池模塊應(yīng)放置于試驗(yàn)臺架的左側(cè)、右側(cè)、上方位置；

c)試驗(yàn)臺架的尺寸應(yīng)與電池模塊對應(yīng)的電池簇機(jī)柜的尺寸保持一致，具體包括模塊的左右間距、

上下間距；

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d)紅外熱成像儀應(yīng)放置于試驗(yàn)臺架的正前方，鏡頭應(yīng)做防火、防煙氣腐蝕處理；

e)熱電偶應(yīng)分別放置于電池模塊的頂板、底板、左右側(cè)板的中心位置，以及電池模塊內(nèi)每個最小

并聯(lián)單元表面位置；

f)沖擊波壓力傳感器應(yīng)放置于試驗(yàn)臺架的正前方、上方位置；

g)視頻記錄系統(tǒng)的鏡頭應(yīng)放置于試驗(yàn)臺架的正前方位置，鏡頭應(yīng)做防火、放煙氣腐蝕處理；

h)連接電池模塊與熱失控試驗(yàn)裝置的連接線應(yīng)做防火包裹處理。

圖1電池模塊在試驗(yàn)臺架中的位置示意圖

5.5試驗(yàn)后樣品處理

試驗(yàn)結(jié)束后，電池模塊處理步驟如下：

a)試驗(yàn)場地啟動通風(fēng)系統(tǒng)；

b)試驗(yàn)人員佩戴防護(hù)設(shè)備進(jìn)入試驗(yàn)場地，拆卸電池模塊，取出電池單體；

c)所有電池單體擱置于絕緣、阻燃、防爆的環(huán)境；

d)回收處理。

6試驗(yàn)方法

6.1熱失控觸發(fā)對象

居中放置在試驗(yàn)臺架上的電池模塊為熱失控觸發(fā)對象，其余電池模塊為觀察對象（見圖1）。

6.2熱失控觸發(fā)方式

采用對電池模塊過充作為熱失控觸發(fā)方式。

6.3熱失控判定條件

6.3.1電池單體熱失控判定條件

電池單體的熱失控判定條件應(yīng)與GB/T36276中電池單體熱失控判定條件一致。

6.3.2電池模塊熱失控判定條件

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電池模塊內(nèi)有至少1個最小并聯(lián)單元的電池發(fā)生熱失控，即判定觸發(fā)電池模塊的熱失控。

6.3.3電池模塊熱失控?cái)U(kuò)散判定條件

觸發(fā)熱失控的電池模塊上方、左右側(cè)的電池模塊內(nèi)至少有1個電池發(fā)生熱失控，即判定電池模塊發(fā)

生熱失控?cái)U(kuò)散。

6.4熱失控?cái)U(kuò)散試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)應(yīng)按照下列步驟進(jìn)行：

a)將觸發(fā)對象的正負(fù)極與充放電裝置連接，所有試驗(yàn)電池模塊的溫度采樣點(diǎn)、電壓采樣點(diǎn)按照

5.2試驗(yàn)線路與熱失控試驗(yàn)裝置連接；

b)以觸發(fā)對象的額定功率與其標(biāo)稱電壓的比值作為電流值對觸發(fā)對象進(jìn)行恒流充電，記錄觸發(fā)對

象內(nèi)各最小并聯(lián)單元的時(shí)間、電壓、電流、溫度、溫升速率，記錄觀察對象的時(shí)間、電壓、溫

度、溫升速率，記錄試驗(yàn)現(xiàn)象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸以及外殼破裂位置；

c)當(dāng)觸發(fā)對象達(dá)到發(fā)生熱失控的判定條件或溫度達(dá)到300℃或試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到4h，停止充電，斷

開連接電池模塊的充放電設(shè)備；

d)封閉試驗(yàn)場地12h，期間記錄觸發(fā)對象、觀察對象最小并聯(lián)單元的時(shí)間、電壓、溫度、溫升速

率，記錄試驗(yàn)現(xiàn)象，包括膨脹、漏液、冒煙、起火、爆炸以及外殼破裂位置；

e)當(dāng)所有溫度采樣點(diǎn)的溫度值降至室溫后，試驗(yàn)場地啟動通風(fēng)系統(tǒng)；

f)試驗(yàn)人員佩戴防護(hù)設(shè)備進(jìn)入試驗(yàn)場地，拆卸電池模塊，拆除數(shù)據(jù)采樣線；

g)試驗(yàn)人員目視檢查電池模塊內(nèi)部電池結(jié)構(gòu)完整性，記錄電池模塊內(nèi)部破損電池的數(shù)量、位置及

破損情況；

h)以6.3熱失控判定條件判定觸發(fā)對象是否發(fā)生熱失控、觀察對象是否發(fā)生熱失控?cái)U(kuò)散；

i)試驗(yàn)結(jié)束。

7電池模塊熱失控?cái)U(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)等級

依據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象判定電池模塊熱失控?cái)U(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，見表3。

表3電池模塊熱失控?cái)U(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)等級

試驗(yàn)現(xiàn)象風(fēng)險(xiǎn)等級

觸發(fā)模塊內(nèi)未發(fā)生熱失控，且觀察模塊未發(fā)生熱失控?cái)U(kuò)散0

觸發(fā)模塊內(nèi)發(fā)生熱失控，且觀察模塊未發(fā)生熱失控?cái)U(kuò)散1

觸發(fā)模塊內(nèi)發(fā)生熱失控，且觀察模塊發(fā)生熱失控?cái)U(kuò)散，但電池模塊內(nèi)電池未全部熱失控2

觸發(fā)模塊內(nèi)發(fā)生熱失控，且觀察模塊發(fā)生熱失控?cái)U(kuò)散、電池模塊內(nèi)電池全部熱失控3

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附錄A

(資料性)

電池規(guī)格參數(shù)

A.1按照表A.1提供電池單體規(guī)格參數(shù)。

表A.1電池單體規(guī)格參數(shù)表

電池單體編碼

電池單體型號

項(xiàng)目符號單位數(shù)值

應(yīng)用海拔高度m

標(biāo)稱充電時(shí)間n/

標(biāo)稱放電時(shí)間n'/

額定充電功率PrcW

額定放電功率PrdW

額定充電能量ErcWh

額定放電能量ErdWh

額定功率充放電循環(huán)次數(shù)次

額定充電容量CrcAh

額定放電容量CrdAh

電池單體標(biāo)稱電壓UnomV

（長×寬×高）：（××）/

電池單體尺寸/mm（長×寬×厚）：（××）/

（直徑×高）：（×）

體積能量密度標(biāo)稱值/Wh/L

電池單體質(zhì)量/kg

質(zhì)量能量密度標(biāo)稱值/Wh/kg

電池單體充電電壓一級報(bào)警值/V/

電池單體充電電壓二級報(bào)警值/V

電池單體充電電壓三級報(bào)警值/V

電池單體充電截止電壓/V

電池單體放電截止電壓/V

電池單體放電電壓三級報(bào)警值/V

電池單體放電電壓二級報(bào)警值/V

電池單體放電電壓一級報(bào)警值/V

電池單體高溫一級報(bào)警溫度/℃

電池單體高溫二級報(bào)警溫度/℃

電池單體高溫三級報(bào)警溫度/℃

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電池單體高溫截止溫度/℃

表3表B.1電池單體規(guī)格參數(shù)表（續(xù)）

電池單體低溫截止溫度/℃

電池單體低溫三級報(bào)警溫度/℃

電池單體低溫二級報(bào)警溫度/℃

電池單體低溫一級報(bào)警溫度/℃

初始充放電能量試驗(yàn)功率特性試驗(yàn)倍率充放電性能試驗(yàn)

能量保持與能量恢復(fù)能力試驗(yàn)高溫充放電性能試驗(yàn)低溫充放電

使用夾具項(xiàng)目

性能試驗(yàn)貯存性能試驗(yàn)循環(huán)性能試驗(yàn)過充電試驗(yàn)過放電

試驗(yàn)過載試驗(yàn)短路試驗(yàn)熱失控試驗(yàn)

泄壓方式防爆閥泄壓點(diǎn)（無防爆閥）

A.2按照表A.2提供電池模塊規(guī)格參數(shù)。

表A.2電池模塊規(guī)格參數(shù)表

電池模塊編碼

電池模塊型號

電池單體編碼

電池單體型號電池模塊內(nèi)單體串并聯(lián)方式：并串

電池管理系統(tǒng)型號電池管理系統(tǒng)軟件版本號

項(xiàng)目符號單位數(shù)值

應(yīng)用海拔高度m

標(biāo)稱充電時(shí)間n/

標(biāo)稱放電時(shí)間n'/

額定充電功率PrckW

額定放電功率PrdkW

額定充電能量ErckWh

額定放電能量ErdkWh

額定功率充放電循環(huán)次數(shù)次

額定充電容量CrcAh

額定放電容量CrdAh

電池模塊標(biāo)稱電壓/V

電池模塊尺寸（長×寬×高）/mm××

體積能量密度標(biāo)稱值/Wh/L

電池模塊質(zhì)量/kg

質(zhì)量能量密度標(biāo)稱值/Wh/kg

電池模塊充電電壓一級報(bào)警值/V/

電池模塊充電電壓二級報(bào)警值/V

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電池模塊充電電壓三級報(bào)警值/V

電池模塊充電截止電壓/V

表A.2電池模塊規(guī)格參數(shù)表（續(xù)）

電池模塊放電截止電壓/V

電池模塊放電電壓三級報(bào)警值/V

電池模塊放電電壓二級報(bào)警值/V

電池模塊放電電壓一級報(bào)警值/V

電池單體充電電壓一級報(bào)警值/V

電池單體充電電壓二級報(bào)警值/V

電池單體充電電壓三級報(bào)警值/V

電池單體充電截止電壓/V

電池單體放電截止電壓/V

電池單體放電電壓三級報(bào)警值/V

電池單體放電電壓二級報(bào)警值/V

電池單體放電電壓一級報(bào)警值/V

電池單體高溫一級報(bào)警溫度/℃

電池單體高溫二級報(bào)警溫度/℃

電池單體高溫三級報(bào)警溫度/℃

電池單體高溫截止溫度/℃

電池單體低溫截止溫度/℃

電池單體低溫三級報(bào)警溫度/℃

電池單體低溫二級報(bào)警溫度/℃

電池單體低溫一級報(bào)警溫度/℃

液冷管路最大工作壓力/kPa

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T/CECXXXXX—2018

附錄B

(資料性)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表及試驗(yàn)報(bào)告

B.1按照表B.1提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。

表B.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

試驗(yàn)環(huán)境溫度

試驗(yàn)起始時(shí)刻

現(xiàn)象時(shí)刻

響聲

充電過程中試驗(yàn)現(xiàn)象冒煙

起火

爆炸

觸發(fā)模塊停止充電時(shí)刻

觸發(fā)對象達(dá)到發(fā)生熱失控的判定條件

觸發(fā)模塊停止充電判定條件溫度達(dá)到300℃