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文檔簡(jiǎn)介
ICS32.020
CCST45
團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)
T/CIAPS0018—2022
動(dòng)力電池?zé)崾Э匦孤段餀z測(cè)方法與毒性分級(jí)
CompositionDetectionMethodandToxicityClassificationofTractionBattery
ThermalRunawayLeakage
2022年6月22日發(fā)布2022年7月1日實(shí)施
中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布
T/CIAPS0018-2022
動(dòng)力電池?zé)崾Э匦孤段餀z測(cè)方法與毒性分級(jí)
1范圍
本文件規(guī)定了動(dòng)力電池?zé)崾Э匦孤┪锏臋z測(cè)方法與毒性分級(jí)。
本文件適用于動(dòng)力電池系統(tǒng)和搭載動(dòng)力電池的熱失控泄漏物的檢測(cè)方法與毒性分級(jí),可為其它電池
系統(tǒng)熱失控泄漏物的檢測(cè)方法與毒性分級(jí)提供相關(guān)參考。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,
僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本
文件。
GB5044-1985《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》
GB18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法(中國(guó)第六階段)》
GB38031-2020《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》
GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》
GBZ230-2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》
GB/T2900.41-2008《電工術(shù)語原電池和蓄電池》
GB/T19596-2017《電動(dòng)汽車術(shù)語(ISO8713:2002,NEQ)》
GB/T31467.2-2015《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分:高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程》
GTR-EVS/ECE/TRANS/WP.29/2017/138《關(guān)于電動(dòng)汽車安全(EVS)的新全球技術(shù)法規(guī)的提案》
《世界衛(wèi)生組織/化學(xué)安全國(guó)際項(xiàng)目:健康和安全指南用戶手冊(cè)》(WHO/IPCS:TheUser’sManual
fortheIPCSHealthandSafetyGuides)
3術(shù)語和定義
GB/T2900.41-2008、GB/T19596-2017、GB38031-2020中界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文
件。
3.1檢測(cè)對(duì)象detectionobject
待檢測(cè)的電池單體、電池模組,待測(cè)電池單體或電池模組的總能量不大于5kWh。
3.2熱失控觸發(fā)方法thermalrunawaytriggermethod
指火焰觸發(fā)、電熱觸發(fā)或過充電觸發(fā)。
4縮略語和符號(hào)
4.1縮略語
SOC:荷電狀態(tài)。
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4.2符號(hào)
I1:1h率放電電流(A),其數(shù)值等于額定容量值。
I10:10h率放電電流(A),其數(shù)值等于額定容量值的1/10。
Is:截止放電電流(A),其數(shù)值等于額定容量值的1/100。
RT:室溫(22±5)℃。
5實(shí)驗(yàn)室要求
5.1監(jiān)控設(shè)施
實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控設(shè)施主要包括以下四部分:
a)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備:能及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度、濕度、氧含量等數(shù)據(jù);
b)視頻監(jiān)控設(shè)備:能實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)時(shí)畫面,存儲(chǔ)內(nèi)容至少保持30日;
c)實(shí)驗(yàn)室展示設(shè)備:能實(shí)時(shí)顯示視頻監(jiān)控設(shè)備采集的圖像;
d)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備:具備環(huán)境溫度、濕度、氧含量,視頻資源,實(shí)驗(yàn)室熱失控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不間
斷存儲(chǔ)能力。
5.2濾毒通風(fēng)設(shè)施
實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備濾毒通風(fēng)設(shè)備,日常情況下應(yīng)保證合適的新風(fēng)供應(yīng),熱失控后場(chǎng)地處理過程中應(yīng)至少
滿足足量的換氣量,排放的氣體應(yīng)經(jīng)過濾毒系統(tǒng),檢測(cè)合格后方可排放。
5.3消防器具
a)滅火:應(yīng)具備消防安全標(biāo)準(zhǔn)的噴淋滅火設(shè)備;
b)隔離:實(shí)驗(yàn)室四周應(yīng)預(yù)留5m隔離空間防止火災(zāi)失控蔓延,配備滅火毯、滅火器;
c)消防水源:實(shí)驗(yàn)室外應(yīng)配備消防栓或在合適位置安置合適大小的水池,注滿水備用;
d)沙箱:實(shí)驗(yàn)室外應(yīng)安置消防沙箱,備用。
5.4防爆設(shè)施
實(shí)驗(yàn)室應(yīng)具備適當(dāng)?shù)姆辣芰?,配置相關(guān)防爆設(shè)施。
5.5防護(hù)裝備
實(shí)驗(yàn)室防護(hù)裝備主要指?jìng)€(gè)人防護(hù)裝備,主要包括防護(hù)面罩、防毒面具、防毒衣、防護(hù)服等。
6儀器和設(shè)備
6.1電池充放電儀
采用電池充放電測(cè)試儀對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行充放電,將檢測(cè)對(duì)象調(diào)整至實(shí)驗(yàn)所需的荷電狀態(tài),對(duì)檢測(cè)對(duì)
象充放電過程中的電流、電壓、時(shí)間和容量進(jìn)行設(shè)置和實(shí)時(shí)記錄。
6.2視頻記錄儀
采用高清高速攝像頭對(duì)電池?zé)崾Э剡^程進(jìn)行記錄,以備后續(xù)分析。
6.3燃燒箱
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適用于火焰觸發(fā)熱失控。定制燃燒箱,適用于火焰觸發(fā)熱失控,材質(zhì)為不銹鋼,箱體上部有排氣孔,
燃燒口位于底部,箱體尺寸可根據(jù)待測(cè)對(duì)象尺寸進(jìn)行調(diào)整。
6.4電熱箱
適用于電熱觸發(fā)熱失控。定制電熱箱,適用于電熱觸發(fā)熱失控,材質(zhì)為不銹鋼,箱體上部有排氣孔,
電加熱片位于底部或箱體側(cè)壁,箱體尺寸可根據(jù)待測(cè)對(duì)象尺寸進(jìn)行調(diào)整。
6.5過充電測(cè)試箱
適用于過充電觸發(fā)熱失控。定制過充電測(cè)試箱,適用于過充電觸發(fā)熱失控,材質(zhì)為不銹鋼,箱體上
部有排氣孔,充放電連接位于底部,箱體尺寸可根據(jù)待測(cè)對(duì)象尺寸進(jìn)行調(diào)整。
6.6氣體分析儀
6.6.1氣質(zhì)聯(lián)用儀
臺(tái)式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀或便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。
6.6.2CO檢測(cè)儀
用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CO濃度。分辨率:1ppm,檢測(cè)精度:±1%,重復(fù)精度±1%,響應(yīng)時(shí)間:1s。
6.6.3HF檢測(cè)儀
用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)HF濃度。分辨率:1ppm,檢測(cè)精度:±1%,重復(fù)精度±1%,響應(yīng)時(shí)間:1s。
6.6.4復(fù)合氣體檢測(cè)儀
用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)H2S、LEL、O2等濃度。分辨率:1ppm,檢測(cè)精度:±1%,重復(fù)精度±1%,響應(yīng)時(shí)間:1s。
6.7固態(tài)煙塵檢測(cè)儀
根據(jù)客戶要求,體現(xiàn)在檢測(cè)報(bào)告中。
7檢測(cè)方法
7.1單體電池級(jí)別
7.1.1樣品
檢測(cè)對(duì)象中的單體電池可選做以下熱失控方法的任一種以及以下三個(gè)充電態(tài),進(jìn)行熱失控泄漏產(chǎn)物
檢測(cè),即選擇三個(gè)相同型號(hào)批次電池,電池在充電前應(yīng)首先在RT的環(huán)境溫度下以I10進(jìn)行放電至終止電壓,
擱置5min后備用。根據(jù)7.1.2充放電制度,通過充放電儀使電池分別處于30%SOC、50%SOC、100%SOC。
7.1.2充放電制度
7.1.2.130%SOC
在RT的環(huán)境溫度下,以I1進(jìn)行充電18min后擱置5min備用。
7.1.2.250%SOC
在RT的環(huán)境溫度下,以I1進(jìn)行充電30min后擱置5min備用。
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7.1.2.3100%SOC
在RT的環(huán)境溫度下,以I1進(jìn)行充電,當(dāng)電池端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí),改為在限制電壓下恒壓充
電,直到充電電流小于Is或恒壓充電時(shí)間大于8h,停止充電擱置5min備用。
7.1.3熱失控觸發(fā)方法
7.1.3.1火焰觸發(fā)
將充好電的電池放置于燃燒箱內(nèi),固定,點(diǎn)火引發(fā)熱失控。
電池被火焰接觸位置:軟包類電池的前端,圓柱形電池的中部,硬方殼電池的前端。
7.1.3.2電加熱觸發(fā)
將充好電的電池放置于電熱箱內(nèi),固定,電加熱引發(fā)熱失控。
電池?zé)崾Э赜|發(fā)參考條件:
加熱部位選擇:軟包類電池的前端,圓柱形電池的中部,硬方殼電池的前端;程序升溫條件:升溫
速率:3℃/s~10℃/s,電熱板加熱直至觸發(fā)熱失控,并記錄熱失控溫度。
7.1.3.3過充電觸發(fā)
將準(zhǔn)備好的電池放置于過充電測(cè)試箱內(nèi),固定,以I1進(jìn)行充電,直至觸發(fā)熱失控,并記錄熱失控時(shí)
間和充電狀態(tài)。
7.1.4觸發(fā)方法的選擇
根據(jù)需求,任選以上三種觸發(fā)方法的一種、兩種或三種。
7.1.5熱失控泄漏物檢測(cè)方法
7.1.5.1稱重
監(jiān)控檢測(cè)對(duì)象的質(zhì)量變化,測(cè)量精度不大于1g。
7.1.5.2測(cè)溫
監(jiān)控?zé)崾Э剡^程中檢測(cè)對(duì)象的表面溫度和測(cè)試箱的內(nèi)部溫度,測(cè)量精度不大于0.1℃,數(shù)據(jù)采集間
隔不大于1s。
7.1.5.3采樣
a)氣態(tài)物質(zhì)采樣:
1)檢測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集氣態(tài)物質(zhì);
2)采用大氣采樣器,定時(shí)定點(diǎn)抽氣至集氣袋,備測(cè)。
b)固態(tài)物質(zhì)采樣:熱失控完成后收集電池殘?jiān)盁崾Э厥覂?nèi)固體殘?jiān)鼈錅y(cè)。
7.1.5.4產(chǎn)物分析
根據(jù)熱失控后產(chǎn)物的不同形態(tài)、特性,采取相對(duì)應(yīng)的分析方法,以對(duì)不同熱失控產(chǎn)物進(jìn)行定性和定
量的分析。
a)氣體產(chǎn)物分析:
1)實(shí)時(shí)分析:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱失控室中的各種氣體成分、含量信息;
2)離線分析:通過分析儀器分析集氣袋中氣體成分、含量信息。
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b)固體產(chǎn)物分析
7.1.6單體電池級(jí)別檢測(cè)報(bào)告
單體電池級(jí)別的測(cè)試報(bào)告應(yīng)該包含以下內(nèi)容:
a)電池制造商名稱和電池型號(hào);
b)電池額定儲(chǔ)能容量(例如安時(shí));
c)電池調(diào)整過程中獲得的開路電壓與SOC;
d)電池測(cè)試開始時(shí)電池的開路電壓;
e)需求方選用的觸發(fā)熱失控的方法;
f)熱失控觸發(fā)后的最高溫度;
g)熱失控前的電池表面溫度(和最高溫度的位置);
h)有毒產(chǎn)物的生成和組分測(cè)量;
i)電池?zé)崾Э匦孤┪锏亩拘苑旨?jí);
j)電池?zé)崾Э匦孤┪锏牧俊?/p>
7.2模組級(jí)別
7.2.1模組形式
檢測(cè)對(duì)象中的模組采用出廠的串并聯(lián)方式,或非單體的任意組合模式,不做組合電池?cái)?shù)量的限制,
但總輸出能量不大于5kWh。
7.2.2樣品
每種模組可選做以下熱失控方法的任一種以及三個(gè)充電態(tài)下的任一種,進(jìn)行熱失控泄漏產(chǎn)物檢測(cè),
即提供兩組相同模組,根據(jù)7.1.2充放電制度,通過充放電儀使模組的荷電態(tài)分別處于30%SOC、50%SOC、
100%SOC。
7.2.3熱失控觸發(fā)方法
7.2.3.1火焰觸發(fā)
將充好電的模組放置于燃燒箱內(nèi),固定,點(diǎn)火引發(fā)熱失控。
模組被火焰接觸位置:模組的前端,靠近密封接口處。
7.2.3.2電加熱觸發(fā)
將充好電的模組放置于電熱箱內(nèi),固定,電加熱引發(fā)熱失控。
模組熱失控觸發(fā)參考條件:
加熱部位選擇:模組底端;程序升溫條件:升溫速率:3℃/s~10℃/s,電熱板加熱直至觸發(fā)熱失
控,并記錄熱失控溫度。
7.2.3.3過充電觸發(fā)
將準(zhǔn)備好的電池放置于過充電測(cè)試箱內(nèi),固定,以I1進(jìn)行充電,直至觸發(fā)熱失控,并記錄熱失控時(shí)
間和充電狀態(tài)。
7.2.4熱失控泄露物檢測(cè)方法
按照7.1.5的方法進(jìn)行檢測(cè)。
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7.2.5模組級(jí)別檢測(cè)報(bào)告
模組級(jí)別的測(cè)試報(bào)告應(yīng)該包含以下內(nèi)容:
a)電池制造商名稱和模組中單體電池型號(hào);
b)模組額定儲(chǔ)能容量(例如安時(shí));
c)模組調(diào)整過程中獲得的開路電壓與SOC;
d)模組測(cè)試開始時(shí)的開路電壓;
e)需求方選用的觸發(fā)熱失控的方法;
f)氣體首次排放時(shí)的模組表面溫度;
g)熱失控過程中測(cè)試箱內(nèi)檢測(cè)到的最高氣體溫度;
h)有毒產(chǎn)物的生成和組分測(cè)量;
i)模組熱失控泄漏物的毒性分級(jí);
j)模組熱失控泄漏物的量。
8熱失控泄漏物毒性分級(jí)
8.1依據(jù)
綜合依據(jù)GB5044-1985《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》、GB/Z230-2010《職業(yè)性接觸毒物危害程
度分級(jí)》和WHO/IPCS關(guān)于化學(xué)品急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)熱失控泄露產(chǎn)物毒性進(jìn)行分級(jí)。見附錄A。
將每種熱失控泄漏毒物的毒性分為劇毒、高毒、中毒、低毒和無毒五種。
8.2劇毒
大鼠經(jīng)口LD50≤25mg/kg
大鼠經(jīng)皮LD50≤50mg/kg
3
大鼠吸入(4h)LC50≤200mg/m
8.3高毒
大鼠經(jīng)口25mg/kg<LD50≤200mg/kg
大鼠經(jīng)皮50mg/kg<LD50≤400mg/kg
33
大鼠吸入(4h)200mg/m<LC50≤500mg/m
8.4中毒
大鼠經(jīng)口200mg/kg<LD50≤2000mg/kg
大鼠經(jīng)皮400mg/kg<LD50≤2000mg/kg
33
大鼠吸入(4h)500mg/m<LC50≤2500mg/m
8.5低毒
大鼠經(jīng)口2000mg/kg<LD50≤20000mg/kg
大鼠經(jīng)皮2000mg/kg<LD50≤20000mg/kg
33
大鼠吸入(4h)2500mg/m<LC50≤20000mg/m
6
T/CIAPS0018-2022
附錄A
(資料性附錄)
毒性分級(jí)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)
A.1《GB5044-1985:職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》
A.2《GBZ230-2010:職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》
A.3《世界衛(wèi)生組織/化學(xué)安全國(guó)際項(xiàng)目:健康和安全指南用戶手冊(cè)》(WHO/IPCS:TheUser’sManualfor
theIPCSHealthandSafetyGuides)
本標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)動(dòng)力電池?zé)崾Э匦孤段锏亩拘缘姆旨?jí)遵循表1中標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行:
表1毒性分級(jí)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)
GB5044GBZ230WHO
吸入經(jīng)皮經(jīng)口吸入經(jīng)皮經(jīng)口經(jīng)口經(jīng)皮吸入
分級(jí)LC50LD50LD50LC50LC50LC50LD50LD50LD50LD50LC50
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