T∕CEC 169-2018 电力储能锂离子电池内短路测试方法.pdf

ICS 29.020 K 60 备案号：53939-2016 准 T / CEC 1692018 电力储能用锂离子电池内短路 测试方法 Internal short-circuit test method of lithium ion battery for electrical energy storage 2018-01-24发布 2018-04-01实施 中国电力企业联合会 发 布 成品：210*297 版心：166*238 字数：45 字*43 行 天：35；地：24；订：24；切：20 T / CEC 1692018 I 目 次 前言 II 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 试验原理1 5 试验条件1 6 试验步骤2 7 检验规则4 8 试验结果处理4 9 试验报告4 附录 A （规范性附录） 内短路测试样品准备5 T / CEC 1692018 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.12009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写给出的规则编写。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国电力储能标准化技术委员会（SAC/TC 550）提出并归口。 本标准主要起草单位：中国电力科学研究院有限公司、清华大学、国网安徽省电力公司电力科学研究院、国网福建省电力公司电力科学研究院、深圳比亚迪锂电池有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、珠海银隆新能源股份有限公司。 本标准主要起草人：高飞、杨凯、卢兰光、范茂松、惠东、刘力硕、王康康、刘皓、汪奂玲、胡娟、王高武、马达、张明杰、詹世英、刘伟、范元亮、耿萌萌。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761） 。 T / CEC 1692018 1 电力储能用锂离子电池内短路测试方法 1 范围 本标准规定了电力储能用锂离子电池内短路测试的试验原理、试验条件、试验步骤、检验规则和试验结果处理等。 本标准适用于矩形电力储能用锂离子电池（以下简称电池） 。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2828.1 计数型抽样检验 GB/T 10592 高低温试验箱技术条件 GB/T 11651 个体防护装备选用规范 WB/T 1061 废蓄电池回收管理规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 电池单体 cell 实现化学能和电能相互转化的基本单元，由正极、负极、隔膜、电解质、壳体和端子等组成。 3.2 触发元件 trigger component 植入电池内部的可控触发内短路的金属元件。 4 试验原理 采用记忆性金属合金制作成触发元件，利用其记忆特性，常温时保持表面平整，植入电池样品中，当温度升高时触发元件尖端翘起，刺穿隔膜，实现电池内部正极部分（包括正极极耳、正极集流体、正极活性物质）与负极部分（包括负极极耳、负极集流体、负极活性物质）之间的低阻性短接。 5 试验条件 5.1 环境条件 5.1.1 温度 试验期间周围环境温度宜在 252。 5.1.2 湿度 试验期间周围环境湿度宜在 15%90%。 T / CEC 1692018 2 5.1.3 大气压力 试验期间大气压力宜在 86kPa106kPa。 5.2 试验设备 5.2.1 充放电装置 充放电装置应符合如下条件： a） 测量范围：电压测量范围满足试验要求。 b） 控制精度：0.1% FS（满量程） 。 c） 测量准确度：0.5% FS（满量程） 。 5.2.2 尺寸测量装置 尺寸测量装置的准确度为1mm。 5.2.3 防爆型温箱 防爆型温箱应符合如下条件： a） 温度控制范围：30150。 b） 温度准确度：2范围内。 c） 升温速度：3/min。 d） 防爆等级：Exd BT4。 e） 防爆型温箱其他要求应满足 GB/T 10592 规定的高温试验箱技术条件。 5.2.4 热电偶 热电偶应符合如下条件： a） 测量范围：01000； b） 测量准确度：0.5。 6 试验步骤 6.1 一般要求 6.1.1 试验应在有充分安全保护的环境条件下进行，试验场地应具备消防设备。 6.1.2 试验人员应配备防毒面具、手套、防护眼镜、防护服等安全防护用品，防止试验过程中电池起火、燃烧、爆炸等对人体造成伤害。 6.1.3 安全防护用品须符合 GB/T 11651 的规定并经国家相应的质检部门检测，具有生产许可证及编号标志、产品合格证者，方可使用。 6.2 样品准备 6.2.1 样品完全放电 电池样品完全放电应按照如下程序： a） 电池单体在 252环境下搁置 5h。 b） 以额定功率放电至电池单体的放电终止电压，静置 30min。 T / CEC 1692018 3 6.2.2 样品制作 植入触发元件的电池样品制作过程见附录 A。 6.2.3 样品完全充电 样品完全充电用符合如下条件： a） 电池样品在 252环境下搁置 5h。 b） 以额定功率放电至电池单体的放电终止电压，静置 30min。 c） 以额定功率充电至电池单体的充电终止电压，静置 30min。 6.2.4 布置热电偶 在电池样品表面布置 3 个热电偶，分别位于触发元件上方、下方及对侧表面几何中心，参考图 1 所示，根据实际情况可在其他位置添加布置热电偶。 图 1 热电偶布置示意 6.3 温箱加热 6.3.1 预热 将电池样品垂直放置或水平放置（触发元件侧向上）在温箱内，将温箱设置为 30，保持10min。 6.3.2 加热 电池样品的加热过程应符合如下程序： a） 温箱按照 5/min 的速率升温。 b） 电池样品表面温度达到 90之前，电池样品触发内短路（判定条件见表 1） ，温箱停止加热。 c） 电池样品表面温度达到 90之前，电池样品没有触发内短路，温箱升温至 90，保持 45min后停止加热。 d） 停止加热后，观察 1h。 e） 记录 a） d）过程中电池样品的电压和温度，记录时间间隔 1 ms。 f） 记录 a） d）过程中的试验现象，包括样品是否出现鼓胀、燃烧、爆炸。 6.4 样品回收处理 试验后电池样品的回收应按照如下流程： a） 电池样品温度降至室温后，保持 1h。 b） 将电池样品放入储存容器，容器应具有耐腐蚀、耐压、防火、防爆、绝缘、隔热的特性。 c） 将储存容器中的电池样品进行回收处理，参考 WB/T 1061 的相关规定。 T / CEC 1692018 4 7 检验规则 内短路测试类型、内短路判定条件和样品数量见表 1。 表 1 检验规则 序号 内短路测试类型 内短路判定条件 样品数量 1 正极材料-负极材料短路 6 2 正极铝集流体-负极材料短路 电压相较初始电压下降超过 100 mV 6 注：电池样品抽样依据 GB/T 2828.1 进行。 8 试验结果处理 试验结果处理方法如下： a） 计算电池样品从内短路触发到电压下降首次超过 100 mV 经历的时间，按公式（1）计算： T=T2T1 （1） 式中： T1 电压开始下降时刻，s； T2 电池样品电压下降首次超过 100 mV 的时刻，s； b） 计算电池样品从内短路触发到试验终止时刻的电压变化值，按公式（2）计算： U=UEU1 （2） 式中： U1 电池样品内短路触发时刻的电压，V； UE 试验结束时刻电池样品的电压，V。 c） 计算电池样品内短路触发引起的温升值，按公式（3）计算： t=tMt1 （3） 式中： t1 电池样品内短路触发时刻的温度，； tM 电池温度最大值，。 9 试验报告 试验报告中应包含如下信息： a） 样品名称； b） 样品规格型号； c） 样品电压与时间关系的曲线图； d） 试验时间 T1、T2、T； e） 样品电压 U1、UE、U； f） 样品温度与时间关系的曲线图； g） 样品温度 t1、tM、t； h） 样品试验过程中的试验现象观测结果（是否鼓胀、漏液、冒烟、燃烧、爆炸） ； i） 试验环境、试验日期和试验人员。 T / CEC 1692018 5 附 录 A （规范性附录） 内短路测试样品准备 A.1 记忆合金触发元件的设计与加工 A.1.1 记忆合金触发元件材料 测试中使用的触发元件可使用镍钛记忆合金材料，具体材料成分、性能如表 A.1 所示。 表 A.1 记忆合金材料 成分% （原子数） Ni，50.85%；O+N0.045%；C，0.007%；H，0.0009%；Ti49.09% 相变温度 403 屈服应力 MPa 470 拉伸极限应力 MPa 1390 延伸率 12% 注：相变指金属材料在温度和压力改变时其内部组织或结构会发生变化，即从一种相状态到另一种相状态的转变； 屈服应力指在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加而应变却急剧增长的现象称为 屈服，使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力；拉伸极限应力是指材料在拉伸断裂时的最大应力值； 延伸率指拉伸断裂后，标距段的总变形与原始标距长度之比的百分数。 A.1.2 记忆合金触发元件加工 记忆合金触发元件按以下内容加工： a） 线切割。应用线切割技术对记忆合金薄板进行加工，具体形状、尺寸见图 A.1，厚度为 0.2mm0.03 mm，公差在5%以内。 图 A.1 记忆合金触发元件设计 b） 加热定型。使用镊子、钳子等工具将触发元件的尖端翘起约 120并固定，使用 400450的热风枪加热约 1min，使尖端定型。将加热定型后的触发元件复原，并在 100的热风枪下检查是否会顺利变形，若尖端翘起角度不足需重新加工。 T / CEC 1692018 6 c） 酸洗清洁。将加热定型后的触发元件，置于浓盐酸中超声波清洗器酸洗 1 min。 A.2 电池样品加工 A.2.1 触发元件植入 触发元件的植入按以下内容进行： a） 在环境温度为 202，露点温度低于25的干燥房或手套箱中把电池拆解，取出电芯。 b） 将触发元件按照如图 A.2、图 A.3 所示放置在卷芯的中央，图 A.2 所示为正极材料-负极材料内短路类型，图 A.3 所示为正极铝集流体-负极材料内短路类型，将触发元件尖端翘起侧朝向隔膜。 c） 将卷芯再次缠绕，保持隔膜平整及紧绷。 图 A.2 正极材料-负极材料内短路电池 图 A.3 正极铝集流体-负极材料内短路电池 A.2.2 电池样品封装 适量补充电解液，采用与电池包装相同的材料对电池样品进行封装。 中国电力企业联合会标准 电力储能用锂离子电池内短路 测试方法 T / CEC 1692018 * 中国电力出版社出版、发行 （北京市东城区北京站西街 19 号 100005 http:/） 北京传奇佳彩印刷有限公司印刷 * 2018 年 10 月第一版 2018 年 10 月北京第一次印刷 880 毫米1230 毫米 16 开本 3.5 印张 105 千字 * 统一书号 155198856 定价 00.00元 版 权 专 有 侵 权 必 究 本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换 T / CEC 1692018