您現(xiàn)在的位置：首頁 > 檢測項目 > 其他檢測

電池模塊-熱失控擴散性能試驗檢測

1對1客服專屬服務(wù)，免費制定檢測方案，15分鐘極速響應(yīng)

可選形式：電子報告紙質(zhì)報告

可選語言：中文報告英文報告

發(fā)布時間：2025-07-24 20:21:31 更新時間：2025-07-23 20:21:32

點擊：0

作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

電池模塊-熱失控擴散性能試驗檢測

隨著新能源汽車和儲能系統(tǒng)的快速發(fā)展，鋰離子電池的安全性成為行業(yè)關(guān)注的核心問題。熱失控是指電池在內(nèi)部或外部因素作用下，溫度急劇升高，引發(fā)不可控的連鎖放熱反應(yīng)，導(dǎo)致電池起火甚至爆炸的現(xiàn)象。更危險的是，單體電池?zé)崾Э蒯尫诺木薮鬅崮芸赡芤l(fā)相鄰電池相繼發(fā)生熱失控，形成“熱失控擴散”，對整個電池模塊或系統(tǒng)造成毀滅性后果。因此，對電池模塊進(jìn)行嚴(yán)格的熱失控擴散性能試驗檢測，是評估其安全設(shè)計和防護(hù)能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對保障人身財產(chǎn)安全、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重大意義。

核心檢測項目

電池模塊熱失控擴散性能試驗的核心目標(biāo)是評估：在單個電芯（觸發(fā)電芯）被強制引發(fā)熱失控后，其釋放的能量（熱量、火焰、噴射物）是否會引發(fā)相鄰電芯發(fā)生連鎖熱失控反應(yīng)。主要檢測項目包括：

1. 熱失控觸發(fā)有效性： 確保選定的觸發(fā)方式能可靠地引發(fā)目標(biāo)電芯進(jìn)入熱失控狀態(tài)。
2. 熱傳播過程監(jiān)測： 實時監(jiān)測觸發(fā)點及相鄰電芯的溫度變化速率和分布（溫度梯度）。
3. 熱失控擴散判定： 記錄并判斷相鄰電芯是否被觸發(fā)進(jìn)入熱失控狀態(tài)（通常依據(jù)溫度驟升速率、電壓/壓降突變或出現(xiàn)明火/爆炸等現(xiàn)象）。
4. 火焰與噴射物監(jiān)測： 觀察并記錄熱失控發(fā)生過程中是否產(chǎn)生明火、噴射物及其強度、方向、持續(xù)時間。
5. 模塊結(jié)構(gòu)完整性： 試驗后檢查模塊外殼是否破裂、變形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如隔熱阻隔材料、匯流排、支架）是否有效阻隔或減緩了熱量和火焰的傳遞。
6. 安全防護(hù)有效性評估： 評估模塊設(shè)計（如隔熱層、泄壓閥、冷卻系統(tǒng)、防火阻隔）在抑制熱失控擴散方面的效果。

關(guān)鍵檢測儀器

進(jìn)行該試驗需要一系列專業(yè)且精密的儀器設(shè)備：

1. 熱失控觸發(fā)設(shè)備：
* 針刺裝置： 高精度、耐高溫的鋼針及驅(qū)動裝置，用于機械觸發(fā)。
* 加熱裝置： 小型化、高功率的薄膜加熱片、熱電阻或激光加熱器，精確貼合或照射在目標(biāo)電芯表面/側(cè)面，進(jìn)行熱觸發(fā)。
* 過充設(shè)備： 高精度可編程電源，用于對目標(biāo)電芯進(jìn)行過充觸發(fā)。
2. 溫度監(jiān)測系統(tǒng)：
* 熱電偶（K型/T型為主）： 多通道布置，密集安裝在觸發(fā)電芯及相鄰電芯的關(guān)鍵位置（表面、極柱、中心附近等）。
* 高速高精度數(shù)據(jù)采集儀： 能夠高速（如≥1 kHz采樣率）采集并記錄所有熱電偶的溫度數(shù)據(jù)。
* 紅外熱像儀： 用于非接觸式、大范圍監(jiān)測模塊表面的溫度場分布和熱傳播趨勢。
3. 電壓/電流監(jiān)測系統(tǒng)：
* 高精度電壓采集模塊，實時監(jiān)測模塊內(nèi)所有單體電芯的電壓變化。
* 電流傳感器，監(jiān)測模塊總電流或特定路徑電流。
4. 氣體/煙霧/火焰監(jiān)測設(shè)備：
* 高速攝像機：記錄熱失控發(fā)生、火焰噴射、燃燒蔓延的全過程。
* 煙密度計：測量試驗過程中產(chǎn)生的煙霧濃度。
* 氣體分析儀（可選）：分析熱失控釋放的有毒可燃?xì)怏w成分（如CO, H2, HF等）。
5. 安全防護(hù)與試驗環(huán)境：
* 防爆試驗艙： 具有良好密封性、泄壓裝置、防火防爆能力，配備強力排煙系統(tǒng)的專用測試艙。
* 模塊固定工裝： 確保被測模塊在試驗過程中位置固定，并能承受沖擊。
* 溫度/濕度環(huán)境箱（可選）： 用于在特定環(huán)境條件下進(jìn)行試驗。

主要檢測方法

熱失控擴散試驗的核心方法是人為觸發(fā)模塊內(nèi)一個單體電池（觸發(fā)電池），并觀察是否引發(fā)相鄰電池?zé)崾Э?。觸發(fā)方式的選擇是關(guān)鍵：

1. 觸發(fā)方式選擇：
* 針刺觸發(fā)： 使用規(guī)定直徑（如3mm、5mm、8mm）的耐高溫鋼針，以特定速度（如25mm/s、80mm/s）刺穿觸發(fā)電芯，引發(fā)內(nèi)部短路。
* 加熱觸發(fā)： 在觸發(fā)電芯表面或側(cè)面安裝加熱裝置（如加熱膜、熱電阻），以恒定功率（如參考電芯ARC測試的熱失控起始溫度T1，加熱至T1+ΔT）或特定升溫速率加熱直至其熱失控。
* 過充觸發(fā)： 對觸發(fā)電芯進(jìn)行過充電（通常以1C或更高倍率充至其額定電壓的130%-200%），利用過充產(chǎn)熱和副反應(yīng)引發(fā)熱失控。
選擇哪種方式需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求、電芯特性（如是否易針刺觸發(fā)）和研究目的而定。加熱觸發(fā)因可控性高、可重復(fù)性好，應(yīng)用最廣泛。

2. 試驗步驟（以加熱觸發(fā)為例）：
a. 將被測模塊牢固安裝在防爆試驗艙內(nèi)的工裝上。
b. 在觸發(fā)電芯及相鄰電芯（通常關(guān)注直接相鄰的1-2個）的關(guān)鍵位置布設(shè)熱電偶。
c. 在模塊引出端連接電壓采集線。
d. 將加熱片緊密貼合在選定的觸發(fā)電芯的表面（通常是大面）。
e. 啟動高速攝像機、溫度&電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
f. 啟動加熱裝置，以預(yù)設(shè)功率加熱觸發(fā)電芯。
g. 持續(xù)監(jiān)測并記錄：觸發(fā)電芯及相鄰電芯的溫度、電壓；模塊外觀（火焰、煙霧、噴射）；試驗艙內(nèi)環(huán)境。
h. 當(dāng)觸發(fā)電芯發(fā)生熱失控（溫度驟升、電壓突降、噴射、起火等）后，繼續(xù)監(jiān)測一段時間（如1小時），觀察是否有相鄰電芯被引發(fā)熱失控。
i. 試驗結(jié)束后，關(guān)閉所有設(shè)備，待模塊冷卻后取出，檢查結(jié)構(gòu)損壞情況。

遵循的主要檢測標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外針對動力電池?zé)崾Э財U散性能制定了多項強制性或推薦性標(biāo)準(zhǔn)：

1. 中國國家標(biāo)準(zhǔn) (GB)：
* GB 38031-2020 《電動汽車用動力蓄電池安全要求》： 這是中國對電動汽車動力電池安全性的強制性標(biāo)準(zhǔn)。其第6.3.2條“熱擴散”要求：電池包或系統(tǒng)在單個電池?zé)崾Э匾l(fā)后，5分鐘內(nèi)不得起火、爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時間。該標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品準(zhǔn)入的核心依據(jù)。
* GB/T 36276-2018 《電力儲能用鋰離子電池》： 針對儲能電池，也包含熱失控擴散（熱蔓延）的相關(guān)要求。

2. 國際標(biāo)準(zhǔn)：
* IEC 62660-3:2016 (Ed 2.0) 《電動道路車輛用鋰離子動力蓄電池第3部分：安全性要求》： 規(guī)定了熱失控擴散（Propagation of thermal runaway）的測試方法（推薦加熱或過充觸發(fā)）和判定標(biāo)準(zhǔn)（試驗結(jié)束后24小時內(nèi)無爆炸/起火，或熱擴散被有效阻隔）。
* ISO 6469-1:2019 《電動道路車輛安全要求第1部分：車載可充電儲能系統(tǒng)(REESS)》： 對REESS的安全要求也包含了熱失控傳播的防護(hù)。

3. 其他重要標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范：
* UN GTR No. 20 《電動汽車安全全球技術(shù)法規(guī)》： 其第7章（REESS Safety）包含了熱失控傳播測試要求，與GB 38031和IEC 62660-3有較高一致性。
* 各汽車制造商（如大眾、通用、豐田等）的內(nèi)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：往往在滿足國標(biāo)/國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，有更嚴(yán)格或更具體的測試條件和要求。

這些標(biāo)準(zhǔn)對觸發(fā)方式、判定條件（如相鄰電芯溫度達(dá)到多少度或溫升速率超過多少算引發(fā)