《中电联标准-储能用锂离子电池内短路测试方法》

ICSXX.XXX

FXXT/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECXXXXX—201

储能用锂离子电池内短路测试方法

（征求意见稿）

201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

I

锂离子储能电池内短路测试方法

1范围

本标准规定了锂离子储能电池内短路测试方法。

本标准适用于软包锂离子储能电池，包括但不限于磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钛酸锂电池等多种

类型。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB31241-2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求

GB/T31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法

IEC62133-2Secondarycellsandbatteriescontainingalkalineorothernon-acidelectrolytes–Safety

requirementsforportablesealedsecondarycells,andforbatteriesmadefromthem,foruseinportable

applications–Part2:Lithiumsystems

本标准所用方法为专利CN104078717A电池内短路的测试装置及触发方法、CN205539296U电池

内短路测试装置所述。

3术语和定义

对本标准中用到的术语给予解释。

3.1

锂离子电池lithiumioncell

含有锂离子的直接将化学能转化为电能的基本单元装置，包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，

并作为电源使用的组合体。

3.2

爆炸explosion

电池外壳猛烈破碎，伴随剧烈响声，且有主要成分（固体物质）抛射出来。

3.3

起火fire

电池任何部位发生持续燃烧（持续时间长于1s），火花及拉弧不属于燃烧。

3.4

漏液leakage

蓄电池内部液体泄漏到电池客体外部。

3.5

1

触发元件triggercomponent

植入电池内部的可控触发内短路的金属元件。

4试验条件

4.1环境条件

试验应在温度为25±5℃，相对湿度为15%~90%，大气压力86~106kPa的环境中进行。本标准所提到

的室温，是指25±2℃。

4.2试验设备

该标准对电压、电流、尺寸、质量等的测量设备无特殊要求，满足4.2.1的准确度要求即可；对温度

的测量方法如4.2.2所述；对测试所需的防爆型温箱要求如4.2.3所述。

4.2.1测量仪器、仪表准确度

测量仪器、仪表准确度的要求如下：

a)电压测量装置：不低于0.5级。

b)电流测量装置：不低于0.5级。

c)时间测量装置：±0.1%。

d)尺寸测量装置：±0.1%。

e)质量测量装置：±0.1%。

测试过程中，控制值（实际值）和目标值之间的误差要求如下：

a)电压：±1%。

b)电流：±1%。

4.2.2温度测量方法

采用热电偶法来测量电池的表面温度。测试中，至少布置三个测试热电偶，分别位于触发元件上方、

下方及对侧表面几何中心，其他位置根据实际情况布置热电偶，选取温度最高点作为试验判定依据。如

图1所示为以某款软包锂离子电池为例的热电偶布置图。

图1.热电偶参考布置图

注：测试中，为了保证测量数据的全面性，热电偶所能测量的最高温度应在500℃及以上，温度数

据记录间隔应在1s及以内，测量准确度±0.5℃。

2

4.2.3防爆型温箱

该标准要求使用防爆型温箱，温度控制范围涵盖+20~+150℃，温度偏差≤±2℃，正常升温时间

+20~+150℃小于45分钟，内箱尺寸依据所测试锂离子电池大小而定，对于大容量锂离子电池，推荐大

于1000*1000*850mm（长*宽*高）。温箱需配备观察窗，进行试验现象的观察。

5试验步骤

5.1样品准备

5.1.1样品要求

测试需要正极材料-负极材料内短路电池6节，铝-负极材料内短路电池6节。具体内短路电池样品准

备见规范性附录A，包括触发元件的制作加工、内短路电池的再加工等。

先对正极材料-负极材料内短路电池进行测试，若6节均未触发内短路，则扩展到12节电池；后进行

铝-负极材料内短路电池的测试。

5.1.2预充电

室温下，将内短路电池单体先以1C（A）电流放至企业技术条件规定的放电终止电压，搁置1h，然

后按照企业提供的充电方法进行充电至满电状态。

若企业未提供充电方法，则按照如下方法充电：以1C（A）电流恒流充电至企业技术条件中规定的

充电终止电压后转恒压充电，至充电电流下降至0.05C（A）时停止充电，充电后搁置1h。

5.1.3测量装置布置

在内短路电池单体上布置电压测量装置，要求见4.2.1节；布置温度测量装置，要求见4.2.2节。

5.2热箱加热

5.2.1预热

将空载温箱设置为25℃，保持10分钟后，将布置了测量装置的内短路电池转移至热箱内，将电池垂

直放置或水平放置（触发元件侧向上），准备加热。

5.2.2加热

将温箱设置为90℃加热，内短路发生后停止加热，直至电池表面温度下降为环境温度后结束测试。

内短路的判定依据为电池电压相较初始电压下降超过100mV。若持续加热45分钟后仍未出现内短路现

象，则停止加热。将内短路电池取出过程避免对触发元件进行挤压，以免意外发生。

记录测试全过程的电压与温度变化，并观察内短路发生后的试验现象，是否有泄漏、起火、爆炸等，

并记录。

注：全试验过程需穿戴防护装置，务必注意试验安全。

6试验结果处理

根据试验时记录的电压、温度以及试验现象进行内短路危险程度判定，如表1所示，将危险程度分

为I、II、III三个等级，分别对应不危险、一般危险、比较危险。

3

表1内短路危险程度判定

危险程度电压温度现象

I电压未下降到0V温度上升在50℃以内电池无泄漏、起火、爆炸

电池胀气，有泄漏，无起火、

II电压可能下降到0V温度上升在150℃以内

爆炸

III电压下降到0V温度上升超过150℃电池泄漏、起火、爆炸

4

附录A

（规范性附录）

内短路测试样品准备

A.1记忆合金触发元件的设计与加工

A.1.1记忆合金触发元件的材料

测试中使用的触发元件使用镍钛记忆合金材料，具体材料成分、性能如表2所示：

表1.记忆合金材料

成分（at%）Ni-50.85O+N≤0.045C-0.007H-0.0009Ti-其余

相变温度（℃）40±3

屈服应力（MPa）≥470

拉伸极限应力（MPa）≥1390

延伸率≥12%

A.1.2记忆合金触发元件的设计

图2.记忆合金触发元件设计

如图2所示为测试中使用的记忆合金触发元件，厚度为0.2±0.03mm，其余尺寸如图所示，公差在±5%

以内。

低温时，触发元件保持平面；高温时，在两侧矩形的支撑下，尖端翘起，用于刺穿电池隔膜。试验

时，将触发元件放置在电池卷芯内，对电池进行加热，使触发元件达到相变温度，尖端将翘起刺穿隔膜，

造成内短路。

A.1.3记忆合金元件的加工

a)线切割

应用线切割技术对记忆合金薄板进行加工，具体形状、尺寸要求见A1.2节。

b)加热定型

使用镊子、钳子等工具将触发元件的尖端翘起约120°并固定，使用400~450℃的热风枪加热约1分钟，

使尖端定型。将加热定型后的触发元件复原，并在100℃的热风枪下检查是否会顺利变形，若尖端翘起

角度不足需重新加工。注意区分标记尖端翘起侧。

c)酸洗清洁

将加热定型后的触发元件，置于浓盐酸中超声波清洗器酸洗1分钟。

A.2电池再加工

5

A.2.1触发元件植入

在电池卷芯生产制作的过程中，将触发元件植入到卷芯内，具体步骤如下：

a)得到卷绕后入壳前的干电芯，在环境温度为20±5℃，露点温度低于-25℃的干燥房或手套箱中

拆解。

b)将触发元件按照如图3、4所示放置在卷芯的中央，图3所示为正极材-负极材料类型内短路电

池，图4所示为铝-负极材料类型内短路电池，注意将触发元件尖端翘起侧朝向隔膜。

铝铜

发

触元件

正极材料

负极材料

隔膜

½W

宽度W

图3.正极材料-负极材料内短路电池

铝铜

发

触元件

铝集流体

负极材料

隔膜