JIS C 8715-3-2024 中文版 日本工业用锂电池热失控测试标准

JISC8715-3:2024中文版日本工业用锂电池热失控测试标准前言本标准由日本工业标准调查会（JISC）制定发布，属于日本国家级工业锂电池专项测试标准，为JISC8715系列标准的第3部分，2024年正式发布并实施，全面替代旧版JISC8715-3:2020版本，是日本工业固定式锂电池、储能锂电池热失控性能检测、产品认证、市场准入的核心合规依据。本标准归口于日本电气设备安全协会，由日本电池工业会、新能源储能技术研究所、电气安全检测机构、锂电池制造龙头企业联合起草编制，结合日本工业储能、户用储能、工商业配套储能的应用特性，针对锂电池热失控触发机理、热扩散传播规律、高温失效特征制定精细化测试规范，适配日本严苛的工业电气安全管控体系。本次2024版修订为针对性升级优化，重点完善了多工况热失控触发试验方法、低温环境热失控测试细则、电池簇级热扩散验证规范、试验数据高精度采集要求，修正了旧版单一工况测试覆盖不全、试验判定维度单一的短板，新增弱故障渐进式热失控模拟测试、复燃风险验证测试等核心内容，进一步提升了测试标准的真实性与严苛性，贴合实际储能运行故障场景。本标准是日本工业锂电池安全测试领域的基础性核心标准，区别于消费类电池测试规范，专门针对工业级大容量、长寿命、高稳定性锂电池的热安全性能开展量化测试，构建了“单体触发、模组扩散、系统联动、全工况验证”的完整热失控测试体系。标准统一了日本工业锂电池热失控试验的环境条件、试样预处理、触发方式、数据采集、结果判定、报告编制全流程规则，解决了行业测试方法不统一、试验结果不可比对、安全判定无量化依据的问题，同时也是国内锂电池产品出口日本、完成JIS认证的必备检测依据，对工业储能电池热安全性能优化、产品迭代升级具备极强的指导意义。1范围本标准规定了工业用锂电池热失控测试的术语和定义、规范性引用标准、测试通用总则、试验环境条件、测试设备要求、试样预处理规范、热失控触发试验方法、热扩散性能测试、试验数据采集与记录、测试结果判定准则、试验安全防护、设备校准质控、试验报告编制、规范性附录等全套技术内容。本标准适用于工业场景使用的固定式锂离子蓄电池及电池模组、电池系统，涵盖工商业储能电池、电网配套储能电池、工业备用储能电池、分布式储能配套锂电池等工业级储能产品，适配各类方形、圆柱、软包工业锂电池形态，是日本工业锂电池热安全性能验证的强制测试依据。本标准核心聚焦锂电池热失控触发、热蔓延扩散、热失效、复燃、产气燃爆等风险性能测试，覆盖电池单体、电池模组、电池簇系统三级测试维度，可精准量化不同故障工况下电池的热安全极限性能，为电池安全等级划分、热管理系统优化、消防防护设计提供试验数据支撑。本标准仅适用于工业固定式储能锂电池，不适用于车载动力锂电池、便携式消费锂电池、特种军用锂电池、试验性电池样品，上述产品需遵循对应专项JIS测试标准。本标准规定的所有测试项目优先适配工业储能长期稳态运行、工况波动小、服役年限长的应用特点，可真实还原工业储能电池全生命周期热失控故障场景。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用构成本标准的强制约束条款，标注发布年份的引用文件仅对应版本适用，未标注年份的引用文件以日本工业标准最新修订版本为准。JISC8715-1:2022工业用锂离子蓄电池第1部分：通用试验条件JISC8715-2:2022工业用锂离子蓄电池第2部分：电气性能测试方法JISC8702:2021蓄电池安全通用测试准则JISZ8703:2019试验设备环境条件通用规范JISC0950:2020电气设备电磁兼容测试规范IEC62619:2022固定式锂电池安全要求IEC63300:2023储能电池热失控测试通用方法UN38.3危险货物运输电池安全测试标准JISB7721:2018温度测试设备精度校准规范3术语和定义下列术语和定义专门适用于本JISC8715-3:2024标准。3.1工业用锂电池industriallithiumbattery应用于工业储能、备用电源、工商业配套供电场景，具备大容量、长寿命、高稳定性、可长期稳态充放电特性的固定式锂离子蓄电池，包含电池单体、集成模组与成套电池系统，区别于高频循环的动力锂电池与小型消费锂电池。3.2热失控thermalrunaway锂电池内部因短路、过充、过热、老化失效等诱因，引发内部化学反应自加速放热，电池温度急剧攀升、内阻骤变、电解液热解产气，最终导致电池失效、起火、燃爆的链式热失效过程，是本标准的核心测试对象。3.3热扩散thermaldiffusion单个电池单体发生热失控后，热量通过接触传导、空气对流、热辐射等方式传递至周边相邻电池，引发连锁式温升、故障、热失控蔓延的现象，是电池系统级热安全测试的关键指标。3.4渐进式热失控gradualthermalrunaway区别于瞬时剧烈热失控，电池因长期轻微过温、局部微短路、老化衰减引发的缓慢温升、逐步劣化、延迟触发热失控的故障形式，贴合工业储能长期运行的隐蔽性故障场景，为2024版标准新增测试定义。3.5热失控触发阈值thermalrunawaytriggerthreshold电池发生自加速放热、进入不可逆热失控状态的临界温度、电压、内阻参数，是判定热失控启动、划分故障等级的核心量化依据。3.6复燃风险re-ignitionrisk电池热失控火情初步熄灭后，内部残留高温热源、未完全反应电解液持续放热，再次引发燃烧、冒烟的二次风险，为工业储能电池重点管控的测试项目。3.7系统级热防护性能system-levelthermalprotection电池模组、电池簇通过热隔离、热管理、通风散热等结构设计，抵御单体热失控扩散、抑制全域故障的综合安全性能，是系统级测试的核心评价维度。4测试通用总则4.1测试目的本标准所有测试项目旨在精准量化工业锂电池单体、模组、系统的热失控触发特性、热扩散速率、高温耐受能力、复燃风险、燃爆危害程度，验证电池热安全极限性能，为电池安全评级、热管理方案优化、消防防护设计、工程选型应用提供标准化试验数据支撑。4.2测试层级原则测试遵循从单体到模组、从模组到系统的逐级递进原则，先完成电池单体基础热失控测试，再开展模组热扩散测试，最终进行成套电池系统联动热安全测试，逐级验证不同层级的热安全性能，杜绝单一层级测试的局限性。4.3工况真实性原则所有测试工况需贴合工业储能实际运行场景，覆盖常温常规工况、高温极限工况、低温恶劣工况、满充静置工况、轻微故障劣化工况，禁止采用脱离实际应用的极端理想化测试条件，保障测试结果可真实反映电池实际安全性能。4.4可重复性原则所有测试项目具备高度可重复性，统一试验环境、试样状态、触发参数、操作流程，同等条件下多次测试结果偏差需控制在标准允许范围内，确保测试数据稳定、可靠、可比对。4.5安全优先原则测试全过程优先保障试验人员、试验设备安全，完善防火、防爆、排气、降温防护措施，所有测试操作需在资质齐全的专业试验场地完成，杜绝试验安全事故。5试验环境与设备要求5.1环境条件要求常规热失控测试环境温度需控制在标准常温区间，环境湿度保持恒定且无结露现象，试验场地无强气流干扰、无明火、无易燃易爆杂物堆积。高低温专项测试需搭建可控温试验舱，温度调控精度、稳定性满足本标准测试要求，可模拟极端高温、极端低温、温差交变等各类工况。试验场地气压保持常规常压状态，特殊防爆测试可根据需求调整密闭环境参数。5.2测试设备精度要求温度采集设备需具备高精度、高响应特性，可实时捕捉电池瞬态温升变化，测温点位布设无盲区，数据采样频率满足热失控快速变化场景的记录需求。电压、电流、内阻测试设备精度符合日本JIS计量标准，可精准采集故障过程中的电气参数变化。气体采集设备可实时检测热失控过程中可燃气体、有毒气体的析出浓度与释放速率。5.3触发设备要求热失控触发所用加热设备、过充设备、短路设备需性能稳定、参数可控，可精准控制触发强度、触发时长、触发速率，实现标准化、均质化故障触发，杜绝设备参数波动导致的测试结果偏差。加热设备需保证受热均匀，短路设备可精准控制短路电流，过充设备可稳定输出过载充电电压与电流。5.4安全防护设备要求试验场地需配备专用防爆装置、自动灭火设备、废气处理系统、紧急降温装置、应急断电系统，可快速处置测试过程中出现的起火、燃爆、大量产气等突发状况，同时避免灭火介质、防护操作干扰试验数据采集，保障试验完整性与人员安全性。6试样预处理规范6.1试样选取要求测试试样需为量产合格的工业锂电池产品，无外观破损、无内部故障、无生产缺陷，试样规格、型号、批次具备代表性，与量产产品性能完全一致。单体、模组、系统试样需配套选取，数量满足重复测试、数据校验需求，杜绝不合格试样投入测试。6.2前期充放电预处理所有测试试样需按照标准工业储能工况完成预处理充放电循环，充分激活电池性能，稳定电池内部状态。预处理完成后将电池调整至标准满充状态、常规荷电状态、临界荷电状态三类测试状态，分别对应不同测试项目，静置足够时长确保电池温度、电压、内阻参数稳定后方可开展试验。6.3环境静置预处理高低温测试前，试样需在对应试验环境下静置足够时长，确保电池整体温度与环境温度完全一致，消除初始温差对测试结果的干扰。静置过程中持续监测电池参数，待所有参数稳定无波动后，方可启动热失控触发试验。6.4老化试样预处理针对模拟长期运行老化电池的测试项目，需提前对试样开展标准循环老化预处理，模拟工业电池长期运行的衰减状态，匹配实际工程中老化电池的热失控故障特征，提升测试真实性。7热失控核心触发测试方法7.1外部加热触发测试外部加热触发为基础热失控测试项目，主要模拟电池外部积热、环境高温诱发的热失控故障。将预处理完成的电池试样固定于试验工位，采用均匀加热设备对电池核心发热区域持续加热，严格控制加热功率与升温速率，实时采集电池温度、电压、内阻、气体浓度等参数，全程记录电池从正常状态、轻微温升、临界过热、热失控启动、剧烈放热直至燃爆或失效的完整过程。测试重点验证电池耐高温极限、外部热源诱发热失控的临界条件、温升发展速率。7.2过充触发测试过充触发测试模拟储能系统充电异常、BMS失效引发的过充热失控故障。按照标准规定的过载充电参数对试样持续充电，保持恒定过充电流与电压，全程监测电池状态变化，记录过充过程中电池鼓包、产气、温升、电压突变、热失控触发的全过程特征。该测试重点考核工业锂电池抗过充能力、过充工况下的热安全裕度，区分常规过充与极限过充的故障差异。7.3内部短路触发测试内部短路触发测试模拟电池内部隔膜破损、极片接触、杂质导通引发的微短路、局部短路故障。采用标准化试验方式实现电池可控内部短路，实时捕捉短路瞬间的热量释放、温度突变、内阻波动、热失控触发过程，重点验证电池抗内部短路能力、短路热释放强度、故障扩散速度，贴合工业电池长期运行老化后易出现的隐蔽短路故障场景。7.4渐进式热失控测试（2024版新增）本版本新增渐进式热失控专项测试，模拟工业储能长期轻微过热、持续工况波动、缓慢老化引发的隐蔽性热失控故障。采用低功率持续加温、小幅值持续过充、轻微内阻递增等渐进式故障输入，长时间持续监测电池参数缓慢变化过程，记录电池从轻微劣化、局部积热、临界故障到最终热失控的完整演变规律，弥补传统瞬时触发测试无法模拟长期隐蔽故障的短板。8模组与系统级热扩散测试8.1模组热扩散传播测试以完整电池模组为测试对象，选取模组内单颗电池作为触发单元，通过标准方式触发其热失控，全程监测周边相邻电池的温度变化、参数波动、故障发展状态，记录热量扩散路径、扩散速率、相邻电池触发热失控的时间节点。测试用于验证模组内部热隔离结构、散热设计的防护效果，量化单体故障引发连锁故障的风险等级。8.2系统级链式热失控测试针对成套电池簇、电池系统开展全域热扩散测试，触发单模组热失控后，监测跨模组、跨区域的热量蔓延情况，验证系统级热管理、分区隔离、防爆通风设计的有效性。重点考核系统是否存在全域链式热失控风险，记录系统防护结构的失效阈值、风险阻断能力，为大型储能系统热安全设计提供试验依据。8.3复燃风险验证测试热失控火情初步熄灭后，持续长时间监测电池残余温度、内部反应状态，记录是否存在二次升温、复燃、复爆现象，量化工业锂电池热失控后的残余风险。该测试针对储能电池复燃概率高、隐蔽风险大的特点，明确火情处置后的安全静置时长与风险判定标准。9多工况适配性热安全测试9.1高温工况热失控测试将试验环境调控至工业储能极端高温运行工况，对试样开展各类热失控触发测试，验证高温环境下电池热失控阈值、放热强度、扩散速率的变化规律，考核电池高温耐受能力与高温工况下的安全裕度，适配夏季高温、密闭舱体运行场景。9.2低温工况热失控测试模拟低温严寒工况开展热失控测试，验证低温环境下电池内部活性物质变化、短路风险、热失控触发特性，明确低温工况电池充电异常、内阻激增引发的热安全隐患，补齐低温场景热安全测试空白。9.3循环老化后热失控测试对完成指定循环次数的老化电池开展热失控触发测试，对比新电池与老化电池的热失控特性差异，分析电池长期运行后热稳定性衰减规律，量化老化电池的安全冗余下降幅度，为储能电池退役周期、运维更换标准提供试验数据支撑。10试验数据采集与记录规范10.1核心参数采集要求所有测试过程需连续不间断采集电池温度场分布、最高温度、温升速率、电压变化曲线、内阻波动、充放电电流、可燃气体浓度、烟气释放量、环境温度等核心参数，数据采样频率需匹配热失控快速变化特性，确保无数据缺失、无曲线断层，完整还原故障全过程。10.2图像视频记录要求测试全过程需采用高清摄像设备全程录制，完整记录电池外观变化、鼓包、冒烟、起火、喷射、燃爆等现象，同步标注时间节点与对应参数变化，实现现象与数据一一对应，便于后期故障复盘与结果核验。10.3数据留存与溯源要求所有试验原始数据、曲线、视频、图像需完整留存，不得篡改、删减，数据留存时长满足日本工业产品认证、质量核查、事故溯源要求。测试数据需具备唯一性、可追溯性，可作为产品合规判定的权威依据。11测试结果判定准则11.1热失控有效判定条件满足以下任一条件即可判定电池发生有效热失控：电池温度在短时间内出现急剧攀升、温升速率超出标准阈值；电池电压快速骤降、内阻突变失效；电池出现电解液喷射、持续冒烟、明火燃烧、剧烈燃爆现象；电池内部发生不可逆自加速放热反应，常规散热无法抑制温度上升。11.2安全等级判定根据热失控触发难度、温升峰值、放热强度、热扩散范围、复燃风险、燃爆烈度，将工业锂电池划分为不同热安全等级，等级越高代表电池热稳定性越强、故障风险越低、适配工业严苛工况的能力越好。11.3合格判定标准工业储能专用锂电池需满足基础合格判定要求：常规工况下无瞬时剧烈燃爆、无大范围热扩散、无高频复燃风险；高温、老化工况下热失控阈值满足最低安全裕度；故障危害程度可控，可通过常规热管理、消防防护措施快速阻断风险。未达到判定标准的产品视为热安全性能不合格，不得应用于工业储能场景。12试验安全防护与操作规范12.1人员操作安全要求所有试验操作人员需具备专业资质，熟练掌握测试流程、风险处置方法，全程穿戴防爆、耐高温、防毒气专用防护装备。测试过程中禁止人员近距离直面试验工位，远程完成参数调控与数据采集，规避燃爆、高温、毒气伤害风险。12.2场地安全管控试验场地需保持通风防爆，废气、烟气统一收集处理，杜绝可燃气体积聚引发二次爆炸。场地内消防设备时刻处于待命状态，应急断电、降温、泄压装置功能完好，可快速处置各类突发故障。12.3试验后处置规范测试结束后，需持续监测试样温度，确认完全降温、无复燃风险、无残余高温热源后，方可开展试样拆解、场地清理、设备复位工作。试验废弃物需按照工业危险废物标准合规处置，杜绝安全隐患与环境污染。13测试设备校准与质量管控13.1设备定期校准所有测试计量设备需按照JIS计量标准定期校准，温度、电气、气体检测设备校准周期符合规范要求，校准记录完整留存，未校准、校准不合格的设备不得用于测试工作，保障测试数据精准可靠。13.2测试质量管控建立全流程测试质控体系，测试前核查设备状态、试样状态、环境参数；测试中实时监控数据稳定性、操作规范性；测试后核验数据完整性、结果合理性，杜绝人为操作失误、设备异常导致的无效测试结果。13.3复测与校验机制单次测试结果异常、数据波动过大时，需启动复测机制，更换试样重新开展测试，排除试样个体差异、设备波动、操作误差带来的干扰，确保最终判定结果真实有效。14试验报告编制规范14.1报告基础内容正式试验报告需包含试样信息、测试设备参数、试验环境条件、预处理流程、测试项目、测试方法、原始数据曲线、现象记录、结果判定、测试结论、测试人员、测试日期、机构资质等完整内容，信息全面、数据真实、结论严谨。14.2专项分析内容报告需针对不同测试项目开展专项分析，明确电池热失控触发特性、热扩散风险、高低温适配性能、老化后安全变化规律，精准指出电池热安全短板与性能优势，提出针对性优化建议。14.3报告合规效力符合本标准编制的