引言

隨著可再生能源和電動汽車的快速發(fā)展，儲能電池，尤其是鋰離子電池，因其高能量密度和長循環(huán)壽命成為能源儲存的核心技術(shù)。然而，電池在極端條件下可能發(fā)生熱失控，導(dǎo)致起火或爆炸，威脅人身安全和財(cái)產(chǎn)。熱失控測試標(biāo)準(zhǔn)為評估電池安全性提供了科學(xué)依據(jù)，確保其在各種應(yīng)用場景下的可靠性。本文將詳細(xì)探討儲能電池?zé)崾Э販y試的標(biāo)準(zhǔn)，包括測試目的、主要方法、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)施要點(diǎn)，旨在為行業(yè)從業(yè)者和研究人員提供參考。

熱失控測試的目的

熱失控是指電池因內(nèi)部或外部因素引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致溫度急劇上升，最終可能引發(fā)燃燒或爆炸。熱失控測試的目的是模擬電池在異常條件下的行為，評估其安全性能，識別潛在風(fēng)險(xiǎn)。這些測試不僅驗(yàn)證電池在機(jī)械、電學(xué)和熱學(xué)濫用下的耐受能力，還為電池管理系統(tǒng)（BMS）和儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。通過標(biāo)準(zhǔn)化測試，制造商可確保產(chǎn)品符合安全要求，降低事故風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)增強(qiáng)市場信任。

主要測試方法

熱失控測試通常涵蓋多種濫用場景，模擬現(xiàn)實(shí)中可能導(dǎo)致電池失效的條件。以下是幾種常見測試方法：

熱濫用測試

熱濫用測試通過將電池置于高溫環(huán)境中，評估其在過熱條件下的穩(wěn)定性。測試通常使用熱濫用試驗(yàn)機(jī)，將電池置于自然對流或強(qiáng)制通風(fēng)的高溫箱中，以5±2℃/min的升溫速率加熱至130℃±2℃，并保持30分鐘。電池在此過程中應(yīng)不起火或爆炸。測試需確保溫度分布均勻，以準(zhǔn)確反映電池的熱穩(wěn)定性。

機(jī)械濫用測試

機(jī)械濫用測試模擬電池受到物理損傷的情況，如針刺、擠壓或撞擊。針刺測試通過用鋼針刺穿電池，模擬內(nèi)部短路，觀察是否引發(fā)熱失控。擠壓測試則施加外部壓力，評估電池結(jié)構(gòu)完整性。這些測試需在受控環(huán)境中進(jìn)行，記錄電池的溫度、電壓和氣體排放等參數(shù)，以全面分析其反應(yīng)。

電濫用測試

電濫用測試包括過充、過放和短路測試。過充測試將電池充電至超過額定電壓，觀察是否發(fā)生漏液或起火；短路測試模擬外部或內(nèi)部短路，檢測電池的耐受能力。這些測試需精確控制電流和電壓，確保結(jié)果可重復(fù)。電濫用測試的結(jié)果可為BMS的保護(hù)機(jī)制設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

熱失控氣體測試

熱失控過程中，電池可能釋放可燃?xì)怏w，增加爆炸風(fēng)險(xiǎn)。氣體測試使用氣體檢測儀測量熱失控時(shí)釋放的氣體種類和濃度。測試需在密封實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行，確保設(shè)備校準(zhǔn)準(zhǔn)確。結(jié)果有助于評估電池的通風(fēng)和滅火需求。

關(guān)鍵測試標(biāo)準(zhǔn)

熱失控測試需遵循國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，以確保一致性和可靠性。以下是幾個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)：

UL 9540A

UL 9540A是評估儲能系統(tǒng)熱失控火焰?zhèn)鞑サ臏y試標(biāo)準(zhǔn)，適用于大型儲能系統(tǒng)。測試包括單體電池、模塊和系統(tǒng)級別的熱失控試驗(yàn)，重點(diǎn)分析熱失控蔓延路徑和火焰?zhèn)鞑ヌ匦浴Ｗ钚碌谖灏娓铝藴y試條件和數(shù)據(jù)記錄要求，提高了評估精度。

GB/T 38031

中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》規(guī)定了熱失控測試的實(shí)施細(xì)則，包括熱濫用、針刺和過充等測試方法。該標(biāo)準(zhǔn)要求電池在測試中不起火、不爆炸，并于2021年1月1日起正式實(shí)施，適用于儲能和動力電池。

IEC 62619

IEC 62619針對工業(yè)用鋰離子電池的安全性，涵蓋熱失控測試的要求。標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)電池在異常條件下的性能，適用于儲能系統(tǒng)和固定式應(yīng)用。測試需記錄電池的溫度、電壓和氣體排放等參數(shù)。

測試實(shí)施要點(diǎn)

實(shí)施熱失控測試需注重以下幾點(diǎn)：首先，測試環(huán)境需嚴(yán)格控制，確保溫度、濕度和設(shè)備校準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；其次，測試需在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，配備消防和排氣系統(tǒng)以應(yīng)對潛在風(fēng)險(xiǎn)；此外，測試數(shù)據(jù)需全面記錄，包括溫度曲線、氣體濃度和電池狀態(tài)變化，以支持后續(xù)分析；最后，測試結(jié)果應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用場景結(jié)合，優(yōu)化電池設(shè)計(jì)和系統(tǒng)保護(hù)策略。

總結(jié)

儲能電池?zé)崾Э販y試標(biāo)準(zhǔn)通過模擬極端條件下的電池行為，為評估其安全性提供了科學(xué)依據(jù)。熱濫用、機(jī)械濫用、電濫用和氣體測試等方法，結(jié)合UL 9540A、GB/T 38031和IEC 62619等標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成了全面的測試框架。這些測試不僅揭示電池的潛在風(fēng)險(xiǎn)，還為優(yōu)化設(shè)計(jì)和降低事故風(fēng)險(xiǎn)提供了數(shù)據(jù)支持。隨著儲能技術(shù)的快速發(fā)展，測試標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新，融入更精準(zhǔn)的測量技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法。未來，智能化測試手段和實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)將進(jìn)一步提升熱失控測試的效率和準(zhǔn)確性，為儲能行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。