电池热失控机理
电池热失控的事故原因及相关滥用诱因包括机械滥用（挤压）、电气滥用（过充、过热）、热滥用（针刺、过放）等。主要诱因包括电池内部损坏（短路）、SEI膜分解、正极分解、电解液分解等。失效机理涉及铜溶解、过渡金属溶解、结构无序化及枝晶、SEI膜铝溶解、正极集流体铝粘结剂粘结剂隔膜SEI膜不断形成并增厚、锂沉积/内短路、锂枝晶、CEI膜颗粒破碎等。热失控过程分为四个阶段：SEI膜分解、锂与电解液反应、SEI膜开始分解的温度、正极材料分解-大规模短路化学串扰。
热失控测试方法比对
动力电池主要安全标准
- 国际标准：涉及热失控测试的标准包括EC62660-2、IEC62660-3、UN 38.3、UN GTR 20、ISO 12405-3、ISO 6469-1、UL 2580、SAEJ2464、SAEJ2929、SAND2005-3123、FreedomCAR、VDA2007、ECE R100.3、BS EN 50604-1等。
- 中国标准：涉及热失控测试的标准包括GB/Z18333.1-2001、QC/T7432006、GB/T31485-2015、GB/T 31467.3-2015、GB 38031-2020等。
热失控测试方法比对
- 试验环境标准：UN GTR20、GB38031-2020、ISO6469-1 AMD:2022要求试验环境为25±2°C、相对湿度10%~90%、大气压力86kPa ~(2）大气压力86kPa ～106kPa、样品温度保持在18°C到制造商规定的最高工作温度。
- 样品初始状态及触发方式：初始SOC状态为外部充电的电池包或系统不高于最大允许SOC，或客户与供应低于制造商规定的正常SOC工作范围的95%；仅通过车辆能源进行充电的电池包或系统，SOC调至不低于制造商工作范围的90%。触发方式包括针刺及外部加热，制造商也可选择内部加热、外部加热、针刺等。
- 触发位置：未明确限定具体触发位置，触发位置选择可由制造商确定，应考虑热扩散性能最恶劣的场景。
- 热失控判定条件：满足电压降、温度、升温速率突变等条件，并持续一定时间（如3s以上）判定发生热失控。
- 试验要求：GB38031-2020要求在发生危险前须发出热事件报警信号，且在发出热事件报警信号之前，以及发出后5min内无可见烟气进入乘员舱。
热失控检测原理及方案
- 电压检测：热失控时电池温度迅速升高，隔膜穿孔导致电芯内短路，电压迅速下降。
- 温度检测：热失控时电芯温度信号异常升高。
- 气压检测：热失控时电池包内气压迅速升高直至触发泄压阀。
- 气体监测：热失控前电解质分解生成气体，如一氧化碳（C）、磷酸二酯与氢气等。
- 膨胀力检测：热失控前电芯膨胀力与常规充放电时存在明显不同。
- 烟雾检测：热失控时释放出大量固液颗粒。
不同传感器响应曲线
不同传感器（如CO烟雾、压力）的响应曲线显示，热失控时各项指标均出现显著变化。
热扩散试验判定流程图
选择加热、针刺、内加热其中一种触发方法，若起火或爆炸，判定不通过；若未发生，选择另外两种触发方法，若任一种发生，判定通过；若均未发生，判定通过。
储能电池主要安全标准
涉及热失控测试的标准包括IEC 62619、IEC63056、UL 1973、UL 9540、UL9540A、GB/T34131、GB/T36276、GB 44240等。
储能电池热失控测试方法比对
- GB项目：UL1973、IEC 62619、GBT36276、GB44240等标准要求热失控扩散测试，即一个热失控事件不应导致电池系统起火，电芯需满足热失控测试要求，触发方式包括加热、针刺、过充等。
电动自行车电池主要安全标准
涉及热失控测试的标准包括UL2271、ECER136、BS EN 50604-1、QB/T 2947.3、GB/T36972、GB43854等。
电动自行车电池热失控测试方法比对
- UL 2271：触发方式为加热/过充，对于额定能量大于1kWh的二次锂电池需要按UL2580进行单电芯失效耐受测试。
- GB 43854：触发方式为加热（内部外部）针刺/过充，电池组不起火、不爆炸。
