锂离子电池的热失控测试
电力储能用固态锂离子电池安全要求及试验方法
电力储能用固态锂离子电池安全要求及试验方法
电力储能用固态锂离子电池是一种新型电池技术，具有高能量密度、长寿命、高安全性等优点。
为了确保其安全性，以下是固态锂离子电池的安全要求及试验方法：
1. 电池热稳定性试验：将电池样品在一定温度下，如高温（例如80℃）、低温（例如-40℃）等条件下进行长时间放置或循
环充放电测试，观察电池的温度、容量、内阻等性能指标变化情况，评估其热稳定性。
2. 电池短路测试：通过对电池正负极进行短路测试，观察电池自发发热、气体释放等情况，评估其短路安全性。
3. 电池过充测试：将电池充电至过充状态（如超过100% SOC），观察电池的温度、压力、容量等性能指标变化情况，评估其过充安全性。
4. 电池外力冲击测试：通过对电池进行冲击或挤压测试，观察电池是否发生渗漏、爆炸等情况，评估其外力冲击安全性。
5. 电池热失控测试：将电池样品在一定温度或充放电倍率下进行连续放电，观察电池是否发生热失控，评估其热失控安全性。
6. 电池热冲击测试：将电池样品从低温（如-40℃）迅速转移
到高温（如80℃）环境中，观察电池是否发生热失控、破裂
等情况，评估其热冲击安全性。
7. 电池充电速率测试：对电池进行高倍率充电（如2C、3C 等），观察电池温度、压力、容量等性能指标变化情况，评估其充电速率安全性。
在进行以上试验方法时，需要使用专用测试设备，确保试验过程的可重复性和准确性。
同时，根据不同的应用场景和要求，可以对以上试验方法进行进一步的补充和改进。
电动车用锂离子蓄电池模块安全性之热失控
热失控分 为 启动 、 加速、 失控 ３ 个 阶 段。 电池模 块 内部一 旦 有单 电池 发 生 热失控 的故 障， 目前 阶段最有 效 的 解 决方 法 是 迅 速 冷 却整 个 模 块 以 阻 止 热失控 在 电池之 间 的传 播。 在 现 阶 段， 实用 化 的可 应用 于 电动车 的聚合
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为 了表 征在不正 常的使用 条件下
使 用 电池所 产 生 的产 热和排 气 反应 ， 加速 量热法和 温变实验 是最常用 的手 段。 电池或 电池模 块被 放置 在 温度 逐 渐升 高 的环 境 中 ， 来模 拟实 际情 况 下
第一阶段 第二阶段 第三阶 段
的 破 坏 性 影 响 被 放 大。 内 短 路 在 电 池 内部 产 生 热量 是 因为 焦 耳 热效 应 Ｑ＝１ ２ Ｒ， 热量 会持 续积累 直到在 电池 内部各 种 化 学 材料 之 间引 发 化学 反
应， 从 而更 迅 猛地 释 放 热量 。 过 充 电
物锂离 子蓄 电池和 传统的液态锂 离子
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电动车用锂离子蓄 电池模块 安全性之热失控
● 鳊译 ／方 谋 赵 骁 王要 武 李建军 何 向明 毛 宗强
１ ． 清 华大 学核能 与新能 源技术研 究院
２ ． 中国大唐集 团科 学技 术研 究院 ３ ． 汽车安 全与节能国家重点实验室
４ ． 江 苏华东锂 电技术研 究院
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过 加 速量 热法 以非常慢 的加 热速度 ， 加 ｍ 在８ ０ ℃左 右观 测到 。 这 个反应 是 固体
电解 质 （ Ｓ Ｅ Ｉ ） 膜分 解 ， 致使活跃 的负极 材料 被暴露在 电解质 中从而发生 的放 热反 应。 热 失控可分 为 ３ 个 阶段 ： 阶段 １： 启动 阶段 。 这个 阶段 的经 验性 定义为 电池 自发产 热的速率达 到 ０ ． ２ ｏ Ｃ／ｍｉ ｎ 左右， 以这个速率 产生 的 热量 通 常会 被 电池模 块 消耗 掉 ， 但 如 果热 量 没有 被消 耗掉 ， 则 由于 电池 的
电池热分析及测试方法超全总结
电池热分析及测试⽅法超全总结⼀、电池产热的影响：1.放电/充电过程，特别是⼤倍率充放时会产⽣⼤量热量；2.内部热量聚集，会引起内部温度升⾼；3.影响电池材料热稳定性，并发⽣性能衰退；4.影响电动汽车的经济性和适⽤性，由此引发的安全性和地寿命等存在制约；5.低温下启动内部极化⼤，瞬时发热量会造成电池的不可逆损失。
概念英⽂（单位）概念解释吸热反应Endothermal reaction反应物总能量⼩于⽣成物总能量的反应。
放热反应Exothermic reaction反应物总能量⼤于⽣成物总能量的反应。
热管理Temperaturemanagement对锂离⼦电池的热量或温度的管理。
热稳定性Thermal stability表征锂离⼦电池承受变化热量或温度变化的能⼒。
热失控Thermal runaway蓄电池在恒压充电时电流和电池温度发⽣⼀种积累性的增强作⽤并逐步损坏。
热辐射Thermal radiation物体由于具有温度⽽辐射电磁波的现象。
热量Heat（J）锂离⼦电池⼯作时与外界系统之间依靠温差传递的能量。
温度Temperature（K）表征物体冷热程度的物理量。
温升Temperature rise（K）锂离⼦电池⼯作时⾼出外界系统的温度。
反应热Reaction heat（J）锂离⼦在正负极产⽣的电化学反应产⽣的热量。
焦⽿热Joule heat（J）锂电池⼯作时，电荷在电池内部转移时，克服电池内部欧姆电阻⽽产⽣的热量。
极化热Polarization heat（J）锂电池在充放电过程中，因电流作⽤在正负极上发⽣极化现象⽽产⽣的热量。
分解热Decompositionheat（J）电池在⾃放电过程中或者副反应过程中产⽣的热量。
⽐热容Specific heatcapacity（J/( kg·K )）单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量。
导热系数Thermalconductivity（W/(m·K)）在稳定传热条件下，对于两侧表⾯温差为1K的单位厚度的材料在单位时间内通过单位⾯积所能传递的热量。
锂离子电池的热失控及安全性分析
锂离子电池的热失控及安全性分析一、锂离子电池的介绍锂离子电池是一种主要应用于便携式电子设备、电动汽车等领域的电池，因其高能量密度、长使用寿命、重量轻等优点，使得其被广泛应用。
锂离子电池是指以锂离子为正极电极材料的电池，其正负极由不同材料组成，通过电极间的离子交换来储存和释放能量。
二、锂离子电池的热失控锂离子电池的热失控是指在异常情况下电池内部发生自身反应，不可逆的产生大量热量和气体，最终导致电池爆炸和火灾的现象。
热失控的原因主要有以下几个方面：1.设计和制造缺陷。
电池在设计和制造时存在缺陷，比如电池内部正负极隔膜的损坏或者不存在，正极物质的含量过高等，这些因素都会加剧热失控的风险。
2.过充和过放。
电池充放电过程中，如果充电过度或者放电过度，就会发生热失控的现象。
3.温度过高。
在高温环境下，锂离子电池的热失控风险会大大增加。
三、锂离子电池的安全措施针对锂离子电池的热失控现象，目前已经有了一系列的安全措施，包括：1.电池设计和制造中的安全措施。
电池设计和制造中，需要考虑到电池的热失控因素，采取相应的措施来控制风险。
例如，在电池内部加装隔膜来避免正负极的直接接触。
2.电池的充放电和使用过程中的安全措施。
电池在充放电过程中，需要通过充放电管理系统来控制电池的电量，并及时停止充电或者放电，避免造成热失控。
同时在使用过程中，需要注意不要让电池过度受热或者受力。
3.热失控事件处理措施。
如果发生了锂离子电池的热失控事件，需要及时采取应对措施，如用泡沫灭火器将火源扑灭，以及尽量远离火灾现场，避免被火灾伤害。
四、结语锂离子电池是一种广泛应用的电池，但是其热失控问题也一直是人们所关注的领域。
对于热失控现象，需要从电池的设计和制造、使用以及应对方面做好相应的安全措施，从而有效地减少热失控事件的发生。
锂离子动力电池系统热失控检测原理及方案
锂离子动力电池系统热失控检测原理及方案
秦李伟;姜点双;徐爱琴;汪梦远;刘舒龙
【期刊名称】《汽车电器》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】锂离子电池的热失控问题一直是制约电动汽车发展的因素之一,因此需要及时对热失控电池进行预警,避免发生起火等车辆安全事故。
动力电池热失控过程通常伴随有烟雾产生,可通过烟雾检测识别故障信号。
文章首先汇总6种锂离子动力电池系统热失控检测原理及方案,并对不同方案的优劣进行对比,重点分析烟雾传感器的功能验证和市场情况,以期为提高锂离子电池的热失控检测提供指导。
【总页数】3页(P17-19)
【作者】秦李伟;姜点双;徐爱琴;汪梦远;刘舒龙
【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.锂离子动力电池系统热失控扩展特性试验研究
2.三元锂离子动力电池热失控及蔓延特性实验研究
3.锂离子动力电池系统热失控检测方法和技术综述
4.三元锂离子动力电池包热失控蔓延数值分析
5.锂离子动力电池热失控特性实验研究
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锂离子电池制造中的电池安全性测试标准考核试卷
B.优化电池设计
C.引入电池管理系统（BMS）
D.所有以上选项
（注：请考生在答题括号内填写答案）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.锂离子电池的正极材料通常使用的是_______类型的化合物。（）
2.电池的_______测试可以评估电池在极端温度变化下的性能。（）
A.压力测试
B.挤压测试
C.刀片切割测试
D.所有以上选项
18.以下哪个标准主要用于评估电池在运输过程中的安全性？()
A. IEC 62133
B. UN 38.3
C. GB/T 18287
D. UL 1642
19.电池的安全测试中，以下哪个测试可以评估电池在低温环境下的性能？()
A.低温存储测试
B.低温充放电测试
锂离子电池制造中的电池安全性测试标准考核试卷
考生姓名：________________答题日期：________________得分：_________________判卷人：_________________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
A.常温充放电测试
B.环境温度存储测试
C.过充测试
D.振动测试
5.以下哪种方法通常用于评估电池的过放电安全性？()
A.电池自放电测试
B.电池循环寿命测试
C.电池内阻测试
D.强制放电测试
6.在电池安全测试中，以下哪个标准用于评估电池机械损伤的容忍度？()
A. IEC 62133
B. UN 38.3
C. GB/T 18287
电动汽车充换电用锂离子电池安全性要求与测试方法
电动汽车充换电用锂离子电池安全性要求与测试方法首先，对于电动汽车充换电用锂离子电池的安全性要求，主要包括以下几个方面：1.热稳定性：锂离子电池在高温环境下可能会发生热失控，导致电池温度升高、电池内部化学反应加速，甚至发生燃烧或爆炸。
因此，对于电动汽车充换电用锂离子电池，需要进行高温环境下的热稳定性测试，以确保电池在高温环境下的安全性能。
2.过充和过放保护：过充和过放会导致锂离子电池内部结构的破坏，进而引发短路、燃烧等安全事故。
因此，对于电动汽车充换电用锂离子电池，需要进行过充和过放保护测试，以确保电池在过充和过放状态下的安全性能。
3.碰撞和挤压安全性：电动汽车在发生碰撞或挤压时，电池可能会受到外力冲击，导致电池短路、燃烧等安全事故。
因此，对于电动汽车充换电用锂离子电池，需要进行碰撞和挤压安全性测试，以确保电池在碰撞和挤压状态下的安全性能。
4.充电和放电速率：电动汽车充换电用锂离子电池的充电和放电速率对于电池的安全性能有很大影响。
过高的充电速率可能引发电池过热，过低的放电速率可能导致电池性能下降。
因此，对于电动汽车充换电用锂离子电池，需要进行充电和放电速率测试，以确保电池在充电和放电状态下的安全性能。
其次，对于电动汽车充换电用锂离子电池的测试方法，主要包括以下几个方面：1.热稳定性测试方法：热稳定性测试可以通过将电池置于高温环境中，观察电池的温度变化和内部化学反应情况，以评估电池在高温环境下的安全性能。
常用的测试方法包括热失控测试、热稳定性测试等。
2.过充和过放保护测试方法：过充和过放保护测试可以通过对电池进行过充和过放操作，观察电池的电压变化和温度变化，以评估电池在过充和过放状态下的安全性能。
常用的测试方法包括过充保护测试、过放保护测试等。
3.碰撞和挤压安全性测试方法：碰撞和挤压安全性测试可以通过对电池进行碰撞和挤压操作，观察电池的外观变化和电压变化，以评估电池在碰撞和挤压状态下的安全性能。
常用的测试方法包括碰撞测试、挤压测试等。
磷酸铁锂热失控温度报告
磷酸铁锂热失控温度报告热失控是锂离子电池最为严重的安全问题，热失控往往伴随着起火、浓烟等严重的后果，对于锂离子电池使用者的生命和财产安全构成了很大的威胁。
我们对于锂离子电池热失控的检测主要是基于电池温度，根据我们目前的知识，热失控的起因一般都是因为机械滥用、电滥用等导致短时间内产生大量热量，受到锂离子电池热扩散条件的限制，热量大量在锂离子电池内部积累，引起正负极活性物质分解、释放活性氧，进一步导致解液的氧化分解，产生更多的热量，最终引起锂离子电池的热失控，因此我们对于锂离子电池安全性的控制也主要是基于对其温度的监控。
一般在电池组中我们都会对部分单体电池粘贴测温电阻、热电偶，以实时检测电池温度，在发现异常时能够及时切断电源，保证电池的安全。
但是目前对锂离子电池的温度监控主要是对其表面温度的检测，但是由于锂离子电池结构的特点使得其在各个方向上热传导系数有很大的不同，例如英国华威大学的Thomas Grandjean 等【1】针对大尺寸的方形锂离子电池的热特性研究发现，20Ah 的LFP 电池在进行1 0C 大倍率放电时，在厚度方向时温差最大可达到20℃，这主要受到电池内部的热传导系数的限制，因此传统的测量电池表面温度，难以真实的反应锂离子电池内部的温度，两者之间具有差距可能在数百摄氏度。
在解决上述问题上人们作出了很多的努力，例如在锂离子电池生产的过程中往其中加入测温热电阻、热电偶等，通过一定的手段将其引出到电池外部，但是这些方法的实用性都不是很好，首先是由于测温设备的引入难以保障电池的密封性，会对电池的性能产生负面的影响，其次这些测温元件都需要电连结，对锂离子电池的安全产生一定的影响，因此这些方法仅仅停留在实验室的阶段，难以实际应用。
虽然也有美国阿尔托研究中心的Ajay Raghavan 等【2 】提出采用可折叠的光纤光栅对电池内部的压力、温度进行检测，并且解决了密封问题，但是这些技术目前还都不成熟，实用性还都比较差。
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• Overcharge Abuse test results
– Shows the need for standardized testing protocols. – Determine the conditions and mechanisms affecting overcharge abuse tolerance
5
7/12/2006
DOE’s Advanced Technology Development (ATD) Program Helps Mature Advanced Battery Technology
• DOE’s Advanced Technology Development (ATD) Program addresses the three barriers that remain for insertion of advanced batteries in hybrid electric vehicles – high cost, short calendar life, and poor abuse tolerance.
Presentation to AQMD 12 July 2006
Sandia is a multiprogram laboratory operated by Sandia Corporation, a Lockheed Martin Company, for the United States Department of Energy’s National Nuclear Security Administration under contract DE-AC04-94AL85000. This report was prepared as an account of work sponsored by an agency of the United States Government and USABC. Neither the USABC, the United States Government nor any agency thereof, nor any of their employees, makes any warranty, express or implied, or assumes any legal liability or responsibility for the accuracy, completeness, or usefulness of any information, apparatus, product, or process disclosed, or represents that its use would not infringe privately owned rights. Reference herein to any specific commercial product, process, or service by trade name, trademark, manufacturer, or otherwise does not necessarily constitute or imply its endorsement, recommendation, or favoring by the United States Government or any agency thereof. The views and opinions of authors expressed herein do not necessarily 1 Presentation to AQMD 0607b.ppt of the United States Government or any agency thereof or those of USABC. state or reflect those
Li Ion Battery Abuse Tolerance Testing - An Overview
Daniel H. Doughty
Power Sources Technology Group Sandia National Laboratories Albuquerque, New Mexico 87185 USA dhdough@ Phone: 505-845-8105
• Summary and Conclusions.
Presentation to AQMD 0607b.ppt 2 7/12/2006
Description of Study Objectives
• SNL is investigating the abuse tolerance of Li Ion and other types of cells and batteries for the DOE
– Abuse Testing of pre-production battery packs being developed for DOE’s FreedomCAR Hybrid Vehicle Program.
• Test Manual was written by SNL staff and accepted the by the Society of Automotive Engineers - SAE J2464 (1999) Recommended Practice “Electric Vehicle Battery Abuse Testing” • Manual has been modified for HEV Battery Packs (SAND2005-3123) • Test results are proprietary.
• FreedomCAR is Stakeholder (through USABC) • Focus is Li Ion Rechargeable Chemistry • Involves 5 US National Laboratories
– Sandia National Labs, Argonne National Lab, Lawrence Berkeley National Lab, Idaho National Engineering & Environmental Lab, and Brookhaven National Lab
Presentation to AQMD 0607b.ppt 3 7/12/2006
The Purpose of Abuse Tests is to Evaluate the Response Of Test Articles to Off-normal Environments
• CHARACTERIZATION tests which evaluate the response to abuse environments are important for developmental technology.
– Investigation of prototype cells and commercial cells to develop Mechanistic Understanding of abuse response.
• Information is open and published (and is the subject of this talk).
• Technical goal is to
– Develop improved diagnostic techniques at National Labs. – Identify and solve life-limiting mechanisms for failure of lithium-ion cells during abuse and aging
Presentation to AQMD 0607b.ppt 4 7/12/2006
Our Abuse Tolerance Testing for EV & HEV is Relevant to Plug-In HEVs
• PHEV battery pack will be intermediate in size between EV and HEV. • Abuse conditions for EV and HEV are relevant to PHEV. • Abuse Environments include electrical & physical abuse.
Presentation to AQMD 0607b.ppt 6 7/12/2006
The Thermal Abuse Response of Li Ion Cells Is Described In Three Stages
•Accelerating Rate Calorimetry (ARC) measures self-heating rate for cells. •Adiabatic test is “worst case” environment. •Data for SONY/GEN1/GEN2 ATD Cells at 100% State of Charge (SOC)
– Usually results in failure of the test article. – Documentation of conditions that cause failure. – Evaluate failure modes and abuse conditions using destructive physical analysis (DPA) – Provide quantitative measurements of cell/module response.