国内外电池标准热失控方法比对

国内外电池标准热失控方法比对安全|可靠|快捷|安可捷检测(常州)有限公司SRFTestingandCertification电池热失控的事故原因及相关滥用诱因机械滥用过放热滥用过热内短路SEI膜分解隔膜融化正极分解电解液分解锂离子电池失效机理示意图铜溶解及枝晶极焦隔隔膜结构无序化铝溶解正极集流体铝结构无序化铝溶解SEI膜不断形成并增厚颗粒破碎形成新的SEI膜锂枝晶内短路CEI膜颗粒破碎阶段4电解质燃烧●正相关与电池能量密度●决定热失控发展路径MaxdT·dt1●反应热量释放速率正极材料分解大规模短路化学串扰●升温速率突变转折点T2隔膜破裂SEI膜分解金属离子溶解温度(℃)热失控测试动力电池主要安全标准(国际)序号标准代号标准名称1电动道路车辆用二次锂离子电池-第2部分：可靠性和滥用测试2电动道路车辆用二次锂离子电池-第3部分：安全要求3联合国关于危险货物运输的建议书标准和试验手册第38.3章节电动汽车安全(EVS)-全球技术法规第20号5电动道路车辆-锂离子牵引电池组和系统的试验规范第3部分安全性能要求电动道路车辆安全规范第1部分：可再充电能量存储系统(RESS)UL2580电动汽车用电池安全标准SAEJ2464电动和混合动力电动汽车可再充能量储存系统的安全和滥用性测试9SAEJ2929电动和混合动力电池系统安全标准SAND2005-3123FreedomCAR电动和混合动力汽车用储能系统滥用性测试手册VDA2007混合动力汽车用电池系统测试ECER100.3关于结构和功能安全方面的特殊要求对电池驱动的电动车认证的统一规定用于轻型LEV(电动汽车)应用的二次锂电池-第1部分：-般安全要求和测试方法★涉及热失控测试★涉及热失控测试动力电池主要安全标准(中国)序号标准代号标准名称状态1电动道路车辆用锂离子蓄电池2QC/T7432006电动汽车用锂离子动力蓄电池3GB/T31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法4GB/T31467.3-2015第3部分安全性要求与测试方法5GB38031-2020*电动汽车用动力蓄电池安全要求现行，修订中试验环境(2)大气压力86kPa~商规定的最高工作温度初始SOC状态低于制造商规定的正常SOC工作范围的95%;电池包或系统，SOC调至不低于针刺及外部加热，制造商也可自应考虑热扩散性能最恶劣的场景；(2)应考虑热失控后产生的能量更容易传递给相邻电芯，如在电池包内靠近中心位置，或者被其他电池单体包围的位置；(3)最恶劣的场景：应根据触发电池与其他电池及冷却系统的热交换、电池隔热、电连接、排气通道等设计因素以及触发方法热失控判定条件a)电压降，b)T≥Tmaxop;c)dT/dt≥1℃/s;当a)和c)或者b)和c)发生时，判定发生热失控a)电压降>V。*25%b)T≥Tmaxopc)dT/dt≥1℃/s,且持续3s以上；当a)和c)或者b)和c)发生时，判定发生热失控<130Wh/kgb)电压降，T>Tonset排气/冒烟；满足上述标准之一且持续时间超过3s判定发生热失控b)电压降，T>Tonsetc)T>Tonset,排气/冒烟；排气/冒烟；满足上述标准之一且持续时间超过0.5s,判定发生热失控试验要求①报警信号：GB38031-2020要求在发生危险前须发出热事件报警信号；②时间要求：现行GB38031-2020及UNGTR20中规定的保护范围为乘员安全，因此基于乘员逃生时间考虑，将报警信号到发生危险的时间定义为至少5min。修订后：保护乘员安全及财产安全，电池包或系统在单个电池因内部短路引发的热失控后，应不起火、不爆炸，并在不晚于热失控发生后的5min提供一个热事件报警信号，且在发出热事件报警信号之前，以及发出热事件报警信号之后的5min内无可见烟气进入乘员舱。电压检测-当出现热失控现象时，电池温度受到内热源影响迅速升高，电池隔膜会在温度超过一定温度时出现收缩、穿孔，导致电芯内短路，电压迅速下降。温度检测-当出现热失控现象时，电芯会接收到电池内热源所产生的热量，造成附近电芯的温度信号异常。700700400200时间/s热失控检测原理及方案气压检测-电池某单体发生热失控时，电池包内气压因大量释放高温气体迅速升高直至触发泄压阀，之后电池包内气压随之下降，下一个单体发生热失控后，电池包内气压再次上升。气体监测-在热失控之前，电池内部会发生强烈的化学反应，主要是由电解质LiPF6、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯等分解生成气体，产生一氧化碳(CO)、磷酸二甲酯与氢气等。膨胀力检测-锂离子电池在热失控之前，其膨胀力与常规充放电时存在明显不同，可以通过对热失控电芯的膨胀力表现进行标定，以实现热失控预警。烟雾检测-电池热失控时会发生剧烈的燃烧和爆炸，过程中释放出大量的固液颗粒。不同传感器响应曲线0一mM子出品热扩散试验判定流程图任选1种触发方法否均未触发热失控是否后的5min否是以及发出后5min内)均未发生任一种发生储能电池主要安全标准-工业用锂蓄电池和锂蓄电池组的安全性要求.储能系统和设备的安全要求★涉及热失控测试储能电池热失控测试方法比对GB44240热失控应能防止单电芯失效导致整个被测设备发生可见的火灾蔓延等重大危害。触发方式：加热(内部/外部)针刺/过充不应起火，不应爆炸热失控扩散：一个热失控事件不应导致电池系统起火。(内短路和热失控扩散2选1)触发方式：激光/加热/针刺/过充，其中采用激光触发时，电池试验应重复3次。如果在相同条件下的每次测试都确认产生热失控，则在相同照射条件下进行电池组系统测试不起火、不破裂电芯：加热触发，热失控时温度需大于90℃,不应起火爆炸，不应爆炸，不应在防爆阀或泄压点之外的位置发生破裂，