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熱蔓延測(cè)試（電池系統(tǒng)）檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 12:20:27 更新時(shí)間：2025-07-23 12:20:27

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

隨著電動(dòng)汽車(chē)、便攜式電子設(shè)備和儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速發(fā)展，鋰離子電池系統(tǒng)的安全性能已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。熱蔓延測(cè)試（Thermal Propagation Test），也稱(chēng)為熱失控傳播測(cè)試，是電池系統(tǒng)安全檢測(cè)中的核心環(huán)節(jié)，旨在評(píng)估當(dāng)電池單元發(fā)生熱失控時(shí)，熱能是否蔓延到相鄰單元或整個(gè)電池包，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。這項(xiàng)測(cè)試模擬真實(shí)場(chǎng)景中的電池故障，如內(nèi)部短路、過(guò)充或外部熱沖擊，對(duì)于確保電池系統(tǒng)的可靠性和用戶(hù)安全至關(guān)重要。特別是在電動(dòng)交通工具和大型儲(chǔ)能應(yīng)用中，熱蔓延測(cè)試能驗(yàn)證電池包的隔熱設(shè)計(jì)、熱管理系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)防護(hù)的有效性，幫助制造商優(yōu)化產(chǎn)品、降低召回風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的數(shù)據(jù)，熱蔓延事件是電池安全事故的主要原因之一，因此該測(cè)試已成為全球電池安全法規(guī)的強(qiáng)制性要求。本篇文章將深入探討熱蔓延測(cè)試的具體檢測(cè)項(xiàng)目、使用的先進(jìn)儀器、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法以及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為電池工程師和安全檢測(cè)人員提供實(shí)用指導(dǎo)。

檢測(cè)項(xiàng)目

在熱蔓延測(cè)試中，檢測(cè)項(xiàng)目聚焦于評(píng)估電池系統(tǒng)在熱失控條件下的響應(yīng)和防護(hù)能力。關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目包括：熱失控起始特性（如觸發(fā)溫度、初始熱點(diǎn)位置），蔓延動(dòng)態(tài)（包括蔓延速度、傳播路徑和蔓延范圍），溫度分布監(jiān)控（通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量電池單元間的最高溫度、溫升速率和熱梯度），系統(tǒng)防護(hù)性能（評(píng)估隔熱材料、冷卻系統(tǒng)是否有效隔離熱失控），以及輔助參數(shù)（如氣體釋放量、壓力變化和電池管理系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間）。這些項(xiàng)目旨在量化電池包的“熱失控抑制能力”，確保在單個(gè)單元故障時(shí)不會(huì)引發(fā)大規(guī)模連鎖反應(yīng)。測(cè)試中需模擬多種工況，例如不同荷電狀態(tài)（SOC）下的熱失控，以覆蓋實(shí)際應(yīng)用中的風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行熱蔓延測(cè)試需要一系列高精度儀器以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和測(cè)試可靠性。核心儀器包括：紅外熱像儀（用于實(shí)時(shí)捕捉電池包表面的溫度分布和熱點(diǎn)變化），熱電偶溫度傳感器（安裝于電池單元間關(guān)鍵位置，測(cè)量點(diǎn)溫度并記錄溫升曲線），數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（連接傳感器，實(shí)時(shí)記錄溫度、電壓、電流和壓力數(shù)據(jù)），熱源觸發(fā)裝置（如電加熱板或針刺機(jī)械，用于在指定單元誘導(dǎo)熱失控），壓力傳感器（監(jiān)控電池包內(nèi)部壓力波動(dòng)，評(píng)估氣體排放風(fēng)險(xiǎn)），以及高速攝像機(jī)（捕捉熱失控現(xiàn)象的可見(jiàn)光影像，輔助分析蔓延過(guò)程）。先進(jìn)測(cè)試平臺(tái)還配備環(huán)境控制艙（模擬溫度、濕度變化）和BMS模擬器（監(jiān)測(cè)電池管理系統(tǒng)動(dòng)作）。這些儀器需定期校準(zhǔn)，符合ISO 17025標(biāo)準(zhǔn)，確保測(cè)試結(jié)果的可重復(fù)性和國(guó)際認(rèn)可度。

檢測(cè)方法

熱蔓延測(cè)試的檢測(cè)方法遵循結(jié)構(gòu)化流程，以保障測(cè)試的客觀性和安全性。標(biāo)準(zhǔn)方法包括以下步驟：準(zhǔn)備階段（將電池包充電至特定SOC狀態(tài)，安裝傳感器并置于防護(hù)測(cè)試箱中），觸發(fā)熱失控（在選定單元使用加熱或機(jī)械針刺誘導(dǎo)熱失控，起始溫度通常設(shè)置在150-300°C），監(jiān)測(cè)蔓延過(guò)程（實(shí)時(shí)記錄溫度數(shù)據(jù)，觀察熱能在單元間傳播的時(shí)序和路徑），數(shù)據(jù)采集與分析（使用軟件處理傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算蔓延速度、最大溫升和熱擴(kuò)散時(shí)間），以及最終評(píng)估（基于蔓延是否被控制在局部區(qū)域，判斷電池系統(tǒng)是否通過(guò)測(cè)試）。測(cè)試方法強(qiáng)調(diào)重復(fù)性（多次測(cè)試取平均值）和風(fēng)險(xiǎn)控制（在防爆環(huán)境下操作）。常見(jiàn)方法包括“單元級(jí)觸發(fā)法”和“系統(tǒng)級(jí)蔓延評(píng)估法”，前者聚焦單個(gè)單元的熱失控，后者模擬整體系統(tǒng)響應(yīng)。所有方法需依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確?？杀刃?。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

熱蔓延測(cè)試的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是確保測(cè)試結(jié)果全球統(tǒng)一和合規(guī)性的基石，主要基于國(guó)際和行業(yè)規(guī)范。關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)包括：UL 2580（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng)，要求熱蔓延測(cè)試中蔓延距離不超過(guò)相鄰單元），GB/T 31485（中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定電池包在熱失控后需在30分鐘內(nèi)無(wú)蔓延跡象），IEC 62619（國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)電池，強(qiáng)調(diào)蔓延速度和溫度限制），以及SAE J2464（汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋熱蔓延測(cè)試方法和安全閾值）。此外，UN 38.3（聯(lián)合國(guó)運(yùn)輸安全規(guī)范）要求運(yùn)輸用電池通過(guò)熱蔓延測(cè)試，證明無(wú)熱失控風(fēng)險(xiǎn)。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義了測(cè)試條件（如環(huán)境溫度范圍）、性能指標(biāo)（如蔓延時(shí)間上限）和報(bào)告要求，幫助制造商獲得全球認(rèn)證。檢測(cè)機(jī)構(gòu)需嚴(yán)格遵循這些標(biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)果的有效性和市場(chǎng)準(zhǔn)入。