《動(dòng)力電池?zé)崾Э匦孤抖疚餀z測(cè)方法與毒性分級(jí)》

ICS32.020

CCST45

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

J/CIAPS-20210004

動(dòng)力電池?zé)崾Э匦孤段餀z測(cè)方法

與毒性分級(jí)

CompositionDetectionMethodandToxicityClassificationofTraction

BatteryThermalRunawayLeakage

2022年月日發(fā)布2022年月日實(shí)施

中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布

J/CIAPS-20210004

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

本標(biāo)準(zhǔn)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)。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于動(dòng)力電池系統(tǒng)，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。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于搭載動(dòng)力電池的熱失控泄漏物的檢測(cè)方法與毒性分級(jí)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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。

GBZ230-2010職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)

GB18352.6-2016輕型汽車(chē)污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）

GB/T2900.41-2008電工術(shù)語(yǔ)原電池和蓄電池

GB/T19596-2017電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)（ISO8713:2002,NEQ）

GB/T31467.2電動(dòng)汽車(chē)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

GB38031-2020電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池安全要求

GTR-EVS/ECE/TRANS/WP.29/2017/138關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)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(hù)手冊(cè)

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T2900.41-2008、GB/T19596-2017、GB38031-2020中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文

件。

3.1

檢測(cè)對(duì)象detectobjects

需要檢測(cè)的電池單體、電池模組，測(cè)試電池的總能量≤5kWh。

3.2

熱失控觸發(fā)方法thermalrunawaytriggermethod

一般指火焰觸發(fā)、電熱觸發(fā)或過(guò)充電觸發(fā)。

4縮略語(yǔ)和符號(hào)

4.1縮略語(yǔ)

1

J/CIAPS-20210004

下列縮略語(yǔ)適用于本文件：

a)SOC：荷電狀態(tài)；

b)LMB：錳酸鋰電池體系；

c)NMC：鎳錳鈷三元電池體系；

d)LCB：鈷酸鋰電池體系；

e)LFP：磷酸鐵鋰電池體系；

f)EVS：電動(dòng)汽車(chē)安全性。

4.2符號(hào)

下列符號(hào)適用于本文件：

a)RT：室溫(22±5)℃；

b)I1：1h率放電電流（A）,其數(shù)值等于額定容量值；

c)I10：10h率放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值的1/10；

d)Is：截止放電電流（A），其數(shù)值等于額定容量值的1/100。

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)施主要包括下列四部分：

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(huà)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)室需具備濾毒通風(fēng)設(shè)備，日常情況下需保證合適的新風(fēng)供應(yīng)，熱失控后場(chǎng)地處理過(guò)程中須至少

滿(mǎn)足足量的換氣量，排放的氣體需經(jīng)過(guò)濾毒系統(tǒng)，檢測(cè)合格后方可排放。

5.3消防器具

a)滅火：需具備消防安全標(biāo)準(zhǔn)的噴淋滅火設(shè)備；

b)隔離：實(shí)驗(yàn)室四周需預(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)室外需配備消防水管或在合適位置安置合適大小的水池，注滿(mǎn)水備用；

d)沙箱：實(shí)驗(yàn)室外需安置消防沙箱，以備使用。

5.4防爆設(shè)施

實(shí)驗(yàn)室需具備適當(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

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6.1電池充放電儀

采用電池充放電測(cè)試儀對(duì)待測(cè)動(dòng)力電池進(jìn)行充放電，將電池調(diào)整至實(shí)驗(yàn)所需的荷電狀態(tài)，對(duì)待測(cè)動(dòng)

力電池充放電過(guò)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^(guò)程進(jìn)行記錄，以備后續(xù)分析。

6.3燃燒箱

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

適用于電觸發(fā)熱失控。定制電熱箱，適用于電觸發(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，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(guò)充電測(cè)試箱

適用于過(guò)充電觸發(fā)熱失控。定制過(guò)充電測(cè)試箱，適用于過(guò)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(hù)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

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每種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，根據(jù)7.1.2充放電制度，通過(guò)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

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。電池在不同充

電態(tài)時(shí)分別按照下列規(guī)定方法進(jìn)行充電。

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。

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

根據(jù)客戶(hù)需求，任選以下三種觸發(fā)方法的一種、兩種或三種。

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(lèi)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(lèi)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℃-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(guò)充電觸發(fā)

將準(zhǔn)備好的電池放置于過(guò)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熱失控泄漏物檢測(cè)方法

7.1.4.1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)。

7.1.4.2產(chǎn)物分析

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J/CIAPS-20210004

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(xiàn)分析：通過(guò)分析儀器分析集氣袋中氣體成分、含量信息。

b)固體產(chǎn)物分析。

7.1.5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(chēng)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(guò)程中獲得的開(kāi)路電壓與SOC；

d)電池測(cè)試開(kāi)始時(shí)電池的開(kāi)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

模組采用出廠(chǎng)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(guò)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℃-10℃/s，電熱板加熱直至觸發(fā)熱失控，

并記錄熱失控溫度。

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7.2.3.3過(guò)充電觸發(fā)

將準(zhǔn)備好的電池放置于過(guò)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

同7.1.4

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(chēng)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(guò)程中獲得的開(kāi)路電壓與SOC；

d)模組測(cè)試開(kāi)始時(shí)的開(kāi)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(guò)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、GB/Z230-2010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(jiàn)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(wú)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