動(dòng)力電池全生命周期內(nèi)短損傷觸發(fā)方法

ICS32.020CCST45團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CIAPSXXXX—XXXXT/CIAPSXXXX-XXXXII動(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池系統(tǒng)和搭載動(dòng)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(guò)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(duì)應(yīng)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(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)GB/T31485-2015電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求及試驗(yàn)方法GB/T38031-2020電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求術(shù)語(yǔ)和定義GB/T19596、GB/T31485-2015、GB/T38031-2020中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。電池單體BatteryCell將化學(xué)能與電能進(jìn)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(shè)計(jì)成可充放電。電池模組BatteryModule由多個(gè)電池單體組合而成的一個(gè)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(cè)對(duì)象Detectionobject待檢測(cè)的電池單體、電池模組。荷電狀態(tài)StateofCapacity當(dāng)前動(dòng)力電池單體?模組?動(dòng)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(shí)際容量的百分比?熱失控ThermalRunaway電池單體放熱連鎖反應(yīng)引起電池溫度的不可控上升的現(xiàn)象?熱擴(kuò)散ThermalPropagation動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)由一個(gè)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(yǔ)和符號(hào)縮略語(yǔ)SOC：荷電狀態(tài)。符號(hào)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(shí)驗(yàn)室要求監(jiān)控設(shè)施實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控設(shè)施主要包括以下四部分：環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備：能及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度、濕度、氧含量等數(shù)據(jù)；視頻監(jiān)控設(shè)備：能實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)時(shí)畫(huà)面，存儲(chǔ)內(nèi)容至少保持30日；實(shí)驗(yàn)室展示設(shè)備：能實(shí)時(shí)顯示視頻監(jiān)控設(shè)備采集的圖像；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備：具備環(huán)境溫度、濕度、氧含量，視頻資源，實(shí)驗(yàn)室熱失控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不間斷存儲(chǔ)能力。濾毒通風(fēng)設(shè)施實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備濾毒通風(fēng)設(shè)備，日常情況下應(yīng)保證合適的新風(fēng)供應(yīng)，熱失控后場(chǎng)地處理過(guò)程中應(yīng)至少滿足足量的換氣量，排放的氣體應(yīng)經(jīng)過(guò)濾毒系統(tǒng)，檢測(cè)合格后方可排放。消防器具滅火：應(yīng)具備消防安全標(biāo)準(zhǔn)的噴淋滅火設(shè)備；隔離：實(shí)驗(yàn)室四周應(yīng)預(yù)留5m隔離空間防止火災(zāi)失控蔓延，配備滅火毯、滅火器；消防水源：實(shí)驗(yàn)室外應(yīng)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(shí)驗(yàn)室外應(yīng)安置消防沙箱，備用。防爆設(shè)施實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備適當(dāng)?shù)姆辣芰Γ渲孟嚓P(guān)防爆設(shè)施。防護(hù)裝備實(shí)驗(yàn)室防護(hù)裝備主要指?jìng)€(gè)人防護(hù)裝備，主要包括防護(hù)面罩、防毒面具、防毒衣、防護(hù)服等。儀器和設(shè)備電池充放電儀采用電池充放電測(cè)試儀對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行充放電，將檢測(cè)對(duì)象調(diào)整至實(shí)驗(yàn)所需的荷電狀態(tài)，對(duì)檢測(cè)對(duì)象充放電過(guò)程中的電流、電壓、時(shí)間和容量進(jìn)行設(shè)置和實(shí)時(shí)記錄。視頻記錄儀采用高清高速攝像頭對(duì)電池?zé)崾Э剡^(guò)程進(jìn)行記錄，以備后續(xù)分析。檢測(cè)方法單體電池級(jí)別樣品檢測(cè)對(duì)象中的單體電池首先在RT的環(huán)境溫度下以I10進(jìn)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(guò)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(shí)驗(yàn)需要可對(duì)內(nèi)短損傷的單體電池進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí)，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(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jìn)極芯，一般放置在負(fù)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(guò)第三極柱將第三電極引出到電芯外部。裝配完成后進(jìn)行封裝，組成一個(gè)完整的電芯。根據(jù)正極料-負(fù)極料、Al-負(fù)極料、正極料-Cu、Al-Cu四種內(nèi)短類型，將第三電極放置在動(dòng)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(shí)驗(yàn)電池制作完成后觸發(fā)電芯內(nèi)短損傷，測(cè)試方法與參數(shù)如下：將第三極柱與正極通過(guò)高壓電源連接，高壓電源的參數(shù)設(shè)置為100V恒壓輸出，限制電流設(shè)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(kāi)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?jī)?nèi)短損傷后進(jìn)行測(cè)試研究，參考測(cè)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(jí)別檢測(cè)報(bào)告單體電池級(jí)別的測(cè)試報(bào)告應(yīng)該包含以下內(nèi)容：電池制造商名稱和電池型號(hào)；電池額定儲(chǔ)能容量（例如安時(shí)）；電池調(diào)整過(guò)程中獲得的開(kāi)路電壓與SOC；電池內(nèi)短損傷前后電池的開(kāi)路電壓；電池內(nèi)短損傷后測(cè)試的電壓、電流、容量、溫度；模組級(jí)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(shí)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(cè)對(duì)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?cái)?shù)量的限制，樣品檢測(cè)對(duì)象中的模組首先在RT的環(huán)境溫度下以I10進(jìn)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(guò)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(duì)包含內(nèi)短損傷單體電池的模組進(jìn)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(cè)試方法對(duì)內(nèi)短損傷后的模組進(jìn)行安全以及存