《電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反應試驗方法》

ICS27.180

F19T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準

T/CECXXXXX—2020

電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反

應試驗方法

TestMethodforThermalRunawayChainReactionoflithium-ionBatteryModulefor

ElectricalEnergyStorage

（征求意見稿）

8/30/2023

2018-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

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試驗方法

1范圍

本標準規(guī)定了電力儲能用鋰離子電池模塊熱失控連鎖反應試驗的試驗要求、試驗準備、試驗方法。

本標準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電力儲能基本術語

3術語和定義

DL/T2528界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

模塊熱失控擴散thermalrunawaydiffusionbetweenbatterymodules

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

4試驗要求

4.1試驗環(huán)境要求

試驗環(huán)境應滿足下列要求：

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

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

4.2試驗安全要求

試驗場地、人員裝備、試驗管理應滿足下列要求：

a)試驗場地應配置消防設備；

b)封閉試驗場地應配備通風系統(tǒng)，且試驗場地周圍墻體應采用防火、防爆設計；

c)除試驗所需材料、設備、器械外，試驗場地不應有其它易燃易爆物品；

d)試驗人員應配備個人防護用具，防護用具須符合GB/T11651規(guī)定并經(jīng)國家相應的質檢部門檢

測，具有生產許可證及編號標志、產品合格證；

e)試驗前應制定試驗安全風險應對預案，制定安全防護措施并檢查是否到位，對所有試驗人員進

行講解告知；

f)封閉試驗場地與試驗人員觀測區(qū)域之間應有防火、防爆的物理隔離；

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T/CECXXXXX—2018

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

防爆的物理隔離。

4.3試驗裝置要求

4.3.1充放電裝置

充放電裝置主要技術指標應滿足表1要求。

表1充放電裝置主要技術指標要求

試驗設備參數(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

時間

/±0.1

t/s

4.3.2熱失控試驗裝置

熱失控試驗裝置主要技術指標應滿足表2要求。

表2熱失控試驗裝置主要技術指標要求

試驗設備參數(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/℃

響應時間

/＜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試驗準備

5.1試驗前材料準備

試驗前樣品準備應滿足下列要求：

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

b)電池模塊樣品數(shù)量應滿足檢驗規(guī)則要求；

c)應按照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)應提供電池單體及電池模塊的防爆閥或泄壓點位置的書面說明文件；

e)電池模塊內的主動保護線路或裝置應在試驗前斷開或除去；

f)在試驗前按照GB/T36276完成額定功率初始化充電，擱置12h；

g)連接試驗樣品與試驗設備的外部連接件應能承受試驗過程中的最大電流且不應熔斷。

5.2試驗線路連接

電池模塊試驗線路連接應滿足下列要求：

a)根據(jù)電池模塊電壓、功率等參數(shù)選擇充放電試驗設備；

b)電池模塊正負極與充放電試驗設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極與熱失控試驗設備通過電壓數(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與熱失控試驗設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包括電池模塊正極匯流排、負極匯流排以及電池模塊內每個最小并

聯(lián)單元的正極、負極；

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

的進水溫度應與試驗溫度保持一致；

f)采用風冷方式的電池模塊在試驗前應關閉風冷系統(tǒng)。

5.3試驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄

試驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄應滿足下列要求：

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

表。

b)試驗過程中、結束后擱置12h期間，電池模塊的溫度采樣點的溫度、電壓采樣點的電壓應持續(xù)

記錄，試驗現(xiàn)場視頻應持續(xù)記錄。

c)試驗結束時，應記錄試驗的過程數(shù)據(jù)和結果數(shù)據(jù)，參見附錄B的試驗數(shù)據(jù)記錄表；

d)試驗報告內容應詳實準確，應包含電池單體和電池模塊規(guī)格參數(shù)表和試驗數(shù)據(jù)記錄表。

5.4試驗場地布置

電池模塊試驗場地布置應滿足下列要求：

a)用于觸發(fā)熱失控的電池模塊應放置于試驗臺架（圖1）的中間位置；

b)用于考察熱失控擴散的電池模塊應放置于試驗臺架的左側、右側、上方位置；

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

上下間距；

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d)紅外熱成像儀應放置于試驗臺架的正前方，鏡頭應做防火、防煙氣腐蝕處理；

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

并聯(lián)單元表面位置；

f)沖擊波壓力傳感器應放置于試驗臺架的正前方、上方位置；

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

h)連接電池模塊與熱失控試驗裝置的連接線應做防火包裹處理。

圖1電池模塊在試驗臺架中的位置示意圖

5.5試驗后樣品處理

試驗結束后，電池模塊處理步驟如下：

a)試驗場地啟動通風系統(tǒng)；

b)試驗人員佩戴防護設備進入試驗場地，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試驗方法

6.1熱失控觸發(fā)對象

居中放置在試驗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電池模塊熱失控擴散判定條件

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

生熱失控擴散。

6.4熱失控擴散試驗步驟

試驗應按照下列步驟進行：

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

5.2試驗線路與熱失控試驗裝置連接；

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

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

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

c)當觸發(fā)對象達到發(fā)生熱失控的判定條件或溫度達到300℃或試驗時間達到4h，停止充電，斷

開連接電池模塊的充放電設備；

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

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

e)當所有溫度采樣點的溫度值降至室溫后，試驗場地啟動通風系統(tǒng)；

f)試驗人員佩戴防護設備進入試驗場地，拆卸電池模塊，拆除數(shù)據(jù)采樣線；

g)試驗人員目視檢查電池模塊內部電池結構完整性，記錄電池模塊內部破損電池的數(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)生熱失控擴散；

i)試驗結束。

7電池模塊熱失控擴散風險等級

依據(jù)試驗現(xiàn)象判定電池模塊熱失控擴散風險，見表3。

表3電池模塊熱失控擴散風險等級

試驗現(xiàn)象風險等級

觸發(fā)模塊內未發(fā)生熱失控，且觀察模塊未發(fā)生熱失控擴散0

觸發(fā)模塊內發(fā)生熱失控，且觀察模塊未發(fā)生熱失控擴散1

觸發(fā)模塊內發(fā)生熱失控，且觀察模塊發(fā)生熱失控擴散，但電池模塊內電池未全部熱失控2

觸發(fā)模塊內發(fā)生熱失控，且觀察模塊發(fā)生熱失控擴散、電池模塊內電池全部熱失控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

項目符號單位數(shù)值

應用海拔高度m

標稱充電時間n/

標稱放電時間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）：（×）

體積能量密度標稱值/Wh/L

電池單體質量/kg

質量能量密度標稱值/Wh/kg

電池單體充電電壓一級報警值/V/

電池單體充電電壓二級報警值/V

電池單體充電電壓三級報警值/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警值/V

電池單體放電電壓二級報警值/V

電池單體放電電壓一級報警值/V

電池單體高溫一級報警溫度/℃

電池單體高溫二級報警溫度/℃

電池單體高溫三級報警溫度/℃

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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警溫度/℃

電池單體低溫二級報警溫度/℃

電池單體低溫一級報警溫度/℃

初始充放電能量試驗功率特性試驗倍率充放電性能試驗

能量保持與能量恢復能力試驗高溫充放電性能試驗低溫充放電

使用夾具項目

性能試驗貯存性能試驗循環(huán)性能試驗過充電試驗過放電

試驗過載試驗短路試驗熱失控試驗

泄壓方式防爆閥泄壓點（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

項目符號單位數(shù)值

應用海拔高度m

標稱充電時間n/

標稱放電時間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

電池模塊標稱電壓/V

電池模塊尺寸（長×寬×高）/mm××

體積能量密度標稱值/Wh/L

電池模塊質量/kg

質量能量密度標稱值/Wh/kg

電池模塊充電電壓一級報警值/V/

電池模塊充電電壓二級報警值/V

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電池模塊充電電壓三級報警值/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警值/V

電池模塊放電電壓二級報警值/V

電池模塊放電電壓一級報警值/V

電池單體充電電壓一級報警值/V

電池單體充電電壓二級報警值/V

電池單體充電電壓三級報警值/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警值/V

電池單體放電電壓二級報警值/V

電池單體放電電壓一級報警值/V

電池單體高溫一級報警溫度/℃

電池單體高溫二級報警溫度/℃

電池單體高溫三級報警溫度/℃

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警溫度/℃

電池單體低溫二級報警溫度/℃

電池單體低溫一級報警溫度/℃

液冷管路最大工作壓力/kPa

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附錄B

(資料性)

試驗數(shù)據(jù)記錄表及試驗報告

B.1按照表B.1提供試驗數(shù)據(jù)記錄表。

表B.1試驗數(shù)據(jù)記錄表

試驗環(huán)境溫度

試驗起始時刻

現(xiàn)象時刻

響聲

充電過程中試驗現(xiàn)象冒煙

起火

爆炸

觸發(fā)模塊停止充電時刻

觸發(fā)對象達到發(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到300℃