报告由安可捷检测(常州)有限公司发布,主要围绕国内外电池标准中的热失控测试方法展开,详细阐述了电池热失控的机理、不同类型电池的相关标准以及测试方法的比对,为电池行业的安全测试和标准制定提供参考。
1. 电池热失控机理:电池热失控是由多种滥用诱因引发,包括机械滥用(挤压、针刺)、电气滥用(短路、过充、过放)和热滥用(过热),电池本体原因(制造瑕疵、老化衰竭)也会导致热失控。其过程可分为多个阶段,从SEI膜分解、隔膜熔化,到正极材料分解、电解质燃烧等,最终引发大规模短路和连锁热失控。
2. 动力电池热失控测试方法比对:国际上,IEC 62660 - 2、IEC 62660 - 3等众多标准对动力电池热失控测试有所规定。在试验环境方面,不同标准有差异,如UN GTR 20要求25 ± 2°C,GB 38031 - 2020规定相对湿度10% - 90%、大气压力86 - 106 kPa、环境温度 > 0°C 。初始SOC状态和触发方式也不尽相同,如UN GTR 20和GB 38031 - 2020对外部充电和车辆能源充电的电池包SOC要求不同,触发方式包括针刺、外部加热等,修订版还增加了内部加热。触发位置未明确限定,需考虑热扩散最恶劣场景 。热失控判定条件上,各标准从电压降、温度变化等方面设定,如UN GTR 20根据电压降、温度等判定,GB 38031 - 2020增加了持续时间要求 。
3. 储能电池热失控测试方法比对:储能电池相关标准如IEC 62619、UL 1973等,对热失控测试也有规定。UL 1973要求防止单电芯失效引发重大危害,针刺过充不应起火爆炸;IEC 62619规定热失控扩散不应导致电池系统起火,触发方式有激光加热、针刺、过充等 。各标准在触发方式、热失控判定条件和测试要求上存在差异,反映了不同的安全侧重点。
4. 电动自行车电池热失控测试方法比对:电动自行车电池标准如UL 2271、GB 43854等对热失控测试进行规范。UL 2271对额定能量大于1kWh的二次锂电池要求按UL 2580进行单电芯失效耐受测试,触发方式多样;GB 43854规定了触发方式和热失控判定条件,且要求电池组不起火、不爆炸 。这些标准旨在保障电动自行车电池的使用安全。
5. 热失控检测原理及方案:热失控检测通过电压检测(热失控时电压迅速下降)、温度检测(电芯温度异常升高)、气压检测(热失控时气压升高触发泄压阀)、气体监测(检测电池内部化学反应产生的气体)、膨胀力检测(标定热失控前电芯膨胀力)和烟雾检测(检测热失控时释放的固液颗粒)等多种方式实现。不同传感器响应曲线可用于判断热失控情况,为电池热失控的监测和预警提供技术手段。
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