电力储能用锂离子电池模块热失控连锁反应试验方法

T/CECXXXXX—2018

电力储能用锂离子电池模块热失控连锁反应试验方法

1范围

本标准规定了电力储能用锂离子电池模块热失控连锁反应试验的试验要求、试验准备、试验方法。

本标准适用于电力储能用锂离子电池(以下简称电池)组成的电池模块。

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。

GB/T11651个体防护装备选用规范

GB/T36276电力储能用锂离子电池

DL/T2528电力储能基本术语

3术语和定义

DL/T2528界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

模块热失控扩散thermalrunawaydiffusionbetweenbatterymodules

电池模块内的电池单体发生热失控后触发与其相邻的电池模块内的电池单体发生热失控的现象。

4试验要求

4.1试验环境要求

试验环境应满足下列要求：

a)试验场地温度15℃～40℃，相对湿度≤80%、大气压力为86kPa～106kPa；

b)试验场地环境中不应含有影响试验的沙尘及具有导电性、腐蚀性、爆炸性的颗粒和气体。

4.2试验安全要求

试验场地、人员装备、试验管理应满足下列要求：

a)试验场地应配置消防设备；

b)封闭试验场地应配备通风系统，且试验场地周围墙体应采用防火、防爆设计；

c)除试验所需材料、设备、器械外，试验场地不应有其它易燃易爆物品；

d)试验人员应配备个人防护用具，防护用具须符合GB/T11651规定并经国家相应的质检部门检

测，具有生产许可证及编号标志、产品合格证；

e)试验前应制定试验安全风险应对预案，制定安全防护措施并检查是否到位，对所有试验人员进

行讲解告知；

f)封闭试验场地与试验人员观测区域之间应有防火、防爆的物理隔离；

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g)对于开放试验场地，试验人员观测区应位于上风向位置，并与试验场地有足够距离或者有防火、

防爆的物理隔离。

4.3试验装置要求

4.3.1充放电装置

充放电装置主要技术指标应满足表1要求。

表1充放电装置主要技术指标要求

试验设备参数类型参数范围精度

电压

0≤U≤200±0.1%F.S.

U/V

电流

0≤I≤300±0.1%F.S.

充放电装置I/A

功率

0≤P≤8×104±0.1%F.S.

P/W

时间

/±0.1

t/s

4.3.2热失控试验装置

热失控试验装置主要技术指标应满足表2要求。

表2热失控试验装置主要技术指标要求

试验设备参数类型参数范围精度

电压

0≤U≤200/

U/V

多通道数据记电流

0≤I≤300/

录仪I/A

温度

0≤T≤1000/

T/℃

分度K型（铠装）/

温度

0≤T≤1000±2

热电偶T/℃

响应时间

/＜1

t/s

温度

0≤T≤1000±2

T/℃

帧频

f25/

红外热成像仪f/Hz≥

显示分辨率

T/℃T＜0.1/

压力

P＞100

冲击波压力传P/psi

感器灵敏度

U＞80mV

U/mV

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视频采集系统镜头防爆

5试验准备

5.1试验前材料准备

试验前样品准备应满足下列要求：

a)电池模块应由满足GB/T36276规定的型式检验要求的电池单体组成；

b)电池模块样品数量应满足检验规则要求；

c)应按照GB/T36276要求提供电池单体及电池模块的规格参数表（见附录A1和A2）；

d)应提供电池单体及电池模块的防爆阀或泄压点位置的书面说明文件；

e)电池模块内的主动保护线路或装置应在试验前断开或除去；

f)在试验前按照GB/T36276完成额定功率初始化充电，搁置12h；

g)连接试验样品与试验设备的外部连接件应能承受试验过程中的最大电流且不应熔断。

5.2试验线路连接

电池模块试验线路连接应满足下列要求：

a)根据电池模块电压、功率等参数选择充放电试验设备；

b)电池模块正负极与充放电试验设备通过输入输出线缆连接，形成电流回路；

c)电池模块和电池单体的正负极与热失控试验设备通过电压数据采样线连接，形成电压数据采集

回路；

d)电池模块温度采样点与热失控试验设备通过热电偶和温度数据采样线连接，形成温度数据采集

回路，电池模块电压采样点包括电池模块正极汇流排、负极汇流排以及电池模块内每个最小并

联单元的正极、负极；

e)采用液体冷却方式的电池模块在试验前应注满冷却液并断开液冷系统，循环试验过程中样品端

的进水温度应与试验温度保持一致；

f)采用风冷方式的电池模块在试验前应关闭风冷系统。

5.3试验现象及数据记录

试验现象及数据记录应满足下列要求：

a)试验开始前，应记录试验样品信息，参见GB/T36276附录中的电池单体、电池模块规格参数

表。

b)试验过程中、结束后搁置12h期间，电池模块的温度采样点的温度、电压采样点的电压应持续

记录，试验现场视频应持续记录。

c)试验结束时，应记录试验的过程数据和结果数据，参见附录B的试验数据记录表；

d)试验报告内容应详实准确，应包含电池单体和电池模块规格参数表和试验数据记录表。

5.4试验场地布置

电池模块试验场地布置应满足下列要求：

a)用于触发热失控的电池模块应放置于试验台架（图1）的中间位置；

b)用于考察热失控扩散的电池模块应放置于试验台架的左侧、右侧、上方位置；

c)试验台架的尺寸应与电池模块对应的电池簇机柜的尺寸保持一致，具体包括模块的左右间距、

上下间距；

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d)红外热成像仪应放置于试验台架的正前方，镜头应做防火、防烟气腐蚀处理；

e)热电偶应分别放置于电池模块的顶板、底板、左右侧板的中心位置，以及电池模块内每个最小

并联单元表面位置；

f)冲击波压力传感器应放置于试验台架的正前方、上方位置；

g)视频记录系统的镜头应放置于试验台架的正前方位置，镜头应做防火、放烟气腐蚀处理；

h)连接电池模块与热失控试验装置的连接线应做防火包裹处理。

图1电池模块在试验台架中的位置示意图

5.5试验后样品处理

试验结束后，电池模块处理步骤如下：

a)试验场地启动通风系统；

b)试验人员佩戴防护设备进入试验场地，拆卸电池模块，取出电池单体；

c)所有电池单体搁置于绝缘、阻燃、防爆的环境；

d)回收处理。

6试验方法

6.1热失控触发对象

居中放置在试验台架上的电池模块为热失控触发对象，其余电池模块为观察对象（见图1）。

6.2热失控触发方式

采用对电池模块过充作为热失控触发方式。

6.3热失控判定条件

6.3.1电池单体热失控判定条件

电池单体的热失控判定条件应与GB/T36276中电池单体热失控判定条件一致。

6.3.2电池模块热失控判定条件

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电池模块内有至少1个最小并联单元的电池发生热失控，即判定触发电池模块的热失控。

6.3.3电池模块热失控扩散判定条件

触发热失控的电池模块上方、左右侧的电池模块内至少有1个电池发生热失控，即判定电池模块发

生热失控扩散。

6.4热失控扩散试验步骤

试验应按照下列步骤进行：

a)将触发对象的正负极与充放电装置连接，所有试验电池模块的温度采样点、电压采样点按照

5.2试验线路与热失控试验装置连接；

b)以触发对象的额定功率与其标称电压的比值作为电流值对触发对象进行恒流充电，记录触发对

象内各最小并联单元的时间、电压、电流、温度、温升速率，记录观察对象的时间、电压、温

度、温升速率，记录试验现象，包括膨胀、漏液、冒烟、起火、爆炸以及外壳破裂位置；

c)当触发对象达到发生热失控的判定条件或温度达到300℃或试验时间达到4h，停止充电，断

开连接电池模块的充放电设备；

d)封闭试验场地12h，期间记录触发对象、观察对象最小并联单元的时间、电压、温度、温升速

率，记录试验现象，包括膨胀、漏液、冒烟、起火、爆炸以及外壳破裂位置；

e)当所有温度采样点的温度值降至室温后，试验场地启动通风系统；

f)试验人员佩戴防护设备进入试验场地，拆卸电池模块，拆除数据采样线；

g)试验人员目视检查电池模块内部电池结构完整性，记录电池模块内部破损电池的数量、位置及

破损情况；

h)以6.3热失控判定条件判定触发对象是否发生热失控、观察对象是否发生热失控扩散；

i)试验结束。

7电池模块热失控扩散风险等级

依据试验现象判定电池模块热失控扩散风险，见表3。

表3电池模块热失控扩散风险等级

试验现象风险等级

触发模块内未发生热失控，且观察模块未发生热失控扩散0

触发模块内发生热失控，且观察模块未发生热失控扩散1

触发模块内发生热失控，且观察模块发生热失控扩散，但电池模块内电池未全部热失控2

触发模块内发生热失控，且观察模块发生热失控扩散、电池模块内电池全部热失控3

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附录A

(资料性)

电池规格参数

A.1按照表A.1提供电池单体规格参数。

表A.1电池单体规格参数表

电池单体编码

电池单体型号

项目符号单位数值

应用海拔高度m

标称充电时间n/

标称放电时间n'/

额定充电功率PrcW

额定放电功率PrdW

额定充电能量ErcWh

额定放电能量ErdWh

额定功率充放电循环次数次

额定充电容量CrcAh

额定放电容量CrdAh

电池单体标称电压UnomV

（长×宽×高）：（××）/

电池单体尺寸/mm（长×宽×厚）：（××）/

（直径×高）：（×）

体积能量密度标称值/Wh/L

电池单体质量/kg

质量能量密度标称值/Wh/kg

电池单体充电电压一级报警值/V/

电池单体充电电压二级报警值/V

电池单体充电电压三级报警值/V

电池单体充电截止电压/V

电池单体放电截止电压/V

电池单体放电电压三级报警值/V

电池单体放电电压二级报警值/V

电池单体放电电压一级报警值/V

电池单体高温一级报警温度/℃

电池单体高温二级报警温度/℃

电池单体高温三级报警温度/℃

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电池单体高温截止温度/℃

表3表B.1电池单体规格参数表（续）

电池单体低温截止温度/℃

电池单体低温三级报警温度/℃

电池单体低温二级报警温度/℃

电池单体低温一级报警温度/℃

初始充放电能量试验功率特性试验倍率充放电性能试验

能量保持与能量恢复能力试验高温充放电性能试验低温充放电

使用夹具项目

性能试验贮存性能试验循环性能试验过充电试验过放电

试验过载试验短路试验热失控试验

泄压方式防爆阀泄压点（无防爆阀）

A.2按照表A.2提供电池模块规格参数。

表A.2电池模块规格参数表

电池模块编码

电池模块型号

电池单体编码

电池单体型号电池模块内单体串并联方式：并串

电池管理系统型号电池管理系统软件版本号

项目符号单位数值

应用海拔高度m

标称充电时间n/

标称放电时间n'/

额定充电功率PrckW

额定放电功率PrdkW

额定充电能量ErckWh

额定放电能量ErdkWh

额定功率充放电循环次数次

额定充电容量CrcAh

额定放电容量CrdAh

电池模块标称电压/V

电池模块尺寸（长×宽×高）/mm××

体积能量密度标称值/Wh/L

电池模块质量/kg

质量能量密度标称值/Wh/kg

电池模块充电电压一级报警值/V/

电池模块充电电压二级报警值/V

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电池模块充电电压三级报警值/V

电池模块充电截止电压/V

表A.2电池模块规格参数表（续）

电池模块放电截止电压/V

电池模块放电电压三级报警值/V

电池模块放电电压二级报警值/V

电池模块放电电压一级报警值/V

电池单体充电电压一级报警值/V

电池单体充电电压二级报警值/V

电池单体充电电压三级报警值/V

电池单体充电截止电压/V

电池单体放电截止电压/V

电池单体放电电压三级报警值/V

电池单体放电电压二级报警值/V

电池单体放电电压一级报警值/V

电池单体高温一级报警温度/℃

电池单体高温二级报警温度/℃

电池单体高温三级报警温度/℃

电池单体高温截止温度/℃

电池单体低温截止温度/℃

电池单体低温三级报警温度/℃

电池单体低温二级报警温度/℃

电池单体低温一级报警温度/℃

液冷管路最大工作压力/kPa

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附录B

(资料性)

试验数据记录表及试验报告

B.1按照表B.1提供试验数据记录表。

表B.1试验数据记录表

试验环境温度

试验起始时刻

现象时刻

响声

充电过程中试验现象冒烟

起火

爆炸

触发模块停止充电时刻

触发对象达到发生热失控的判定条件

触发模块停止充电判定条件温度达到300℃

试验时间达到4h

现象时刻

响声

上方观察模块试验现象冒烟

起火

爆炸

现象时刻

响声

左侧观察模块试验现象冒烟

起火

爆炸

现象时刻

响声

右侧观察模块试验现象冒烟

起火

爆炸

现象时刻

试验现场封闭12h后试验现象

复燃

试验现场封闭12h后试验电池最高温度

触发电池模块内的热失控电池数量

上方观察电池模块内的热失控电池数量

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T/CECXXXXX—2018

左侧观察电池模块内的热失控电池数量

右侧观察电池模块内的热失控电池数量

B.2试验报告应具有以下信息。

a)电池单体的规格参数；

b)电池模块的规格参数；

c)试验环境参数，包括环境温度、相对湿度、大气压力；

d)试验装置参数，包括充放电设备、热失控设备的规格、型号、技术指标；

e)试验线路连接方案；

f)试验场地布置方案；

g)试验操作方案；

h)试验现象及对应时刻；

i)试验过程中热失控试验设备记录的温度、电压、电流、冲击波数据；

j)电池模块中所有电池在试验结束后的结构完整性信息，包括电池位置、破损部位、破损程度；

k)触发模块的热失控判定结果；

l)观察模块的热失控扩散判定结果；

m)电池模块热失控扩散风险等级。

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ICS27.180

F19T/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECXXXXX—2020

电力储能用锂离子电池模块热失控连锁反

应试验方法

TestMethodforThermalRunawayChainReactionoflithium-ionBatteryModulefor

ElectricalEnergyStorage

（征求意见稿）

8/30/2023

2018-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

T/CECXXXXX—2018

电力储能用锂离子电池模块热失控连锁反应试验方法

1范围

本标准规定了电力储能用锂离子电池模块热失控连锁反应试验的试验要求、试验准备、试验方法。

本标准适用于电力储能用锂离子电池(以下简称电池)组成的电池模块。

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。

GB/T11651个体防护装备选用规范

GB/T36276电力储能用锂离子电池

DL/T2528电力储能基本术语

3术语和定义

DL/T2528界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

模块热失控扩散thermalrunawaydiffusionbetweenbatterymodules

电池模块内的电池单体发生热失控后触发与其相邻的电池模块内的电池单体发生热失控的现象。

4试验要求

4.1试验环境要求

试验环境应满足下列要求：

a)试验场地温度15℃～40℃，相对湿度≤80%、大气压力为86kPa～106kPa；

b)试验场地环境中不应含有影响试验的沙尘及具有导电性、腐蚀性、爆炸性的颗粒和气体。

4.2试验安全要求

试验场地、人员装备、试验管理应满足下列要求：

a)试验场地应配置消防设备；

b)封闭试验场地应配备通风系统，且试验场地周围墙体应采用防火、防爆设计；

c)除试验所需材料、设备、器械外，试验场地不应有其它易燃易爆物品；

d)试验人员应配备个人防护用具，防护用具须符合GB/T11651规定并经国家相应的质检部门检

测，具有生产许可证及编号标志、产品合格证；

e)试验前应制定试验安全风险应对预案，制定安全防护措施并检查是否到位，对所有试验人员进

行讲解告知；

f)封闭试验场地与试验人员观测区域之间应有防火、防爆的物理隔离；

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T/CECXXXXX—2018

g)对于开放试验场地，试验人员观测区应位于上风向位置，并与试验场地有足够距离或者有防火、

防爆的物理隔离。

4.3试验装置要求

4.3.1充放电装置

充放电装置主要技术指标应满足表1要求。

表1充放电装置主要技术指标要求

试验设备参数类型参数范围精度

电压

0≤U≤200±0.1%F.S.

U/V

电流

0≤I≤300±0.1%F.S.

充放电装置I/A

功率

0≤P≤8×104±0.1%F.S.

P/W

时间

/±0.1

t/s

4.3.2热失控试验装置

热失控试验装置主要技术指标应满足表2要求。

表2热失控试验装置主要技术指标要求

试验设备参数类型参数范围精度

电压

0≤U≤200/

U/V

多通道数据记电流

0≤I≤300/

录仪I/A

温度

0≤T≤1000/

T/℃

分度K型（铠装）/

温度

0≤T≤1000±2