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锂离子电池热失控会产生大量热量及易燃、有毒气体，有效收集电池热失控产生的气体对后续进行气体的成分、燃爆特性、毒害性分析和测评具有重要的意义。

电芯作为锂离子系统最小也是最核心的层级，其内部的变化直接影响电池系统的整体性能和寿命。电芯的测试结果也会直接影响甚至决定更高层级的安全和判定。因此本文着重探讨锂离子电池电芯层级热失效测试。

相关标准

“UL 9540A电池储能系统热失控扩散评估测试方法”是国际上被公认的能够解决储能系统消防安全隐患的有效途径。该标准中的测试方法确定了电池技术经受热失控的能力，从而评估已证明具有经受热失控能力的电池储能系统的着火和爆炸危险特性。

电芯层级热失控测试方法

模拟单体电池热失控产气，测量热失控过程中的舱内温度及压力变化以计算热失控气体释放量，采集电芯表面温度变化以及电芯电压数据，并对电芯热失控产生的气体进行取样，对电池失效释放气体的燃烧下限、最大爆炸压力及气体燃烧速率进行分析，评估电池热失控后的爆炸危险特性。

测试设备

UL9540A电芯测试系统包含：电芯测试压力容器装置、气相色谱仪、可燃物燃烧极限测量装置、可燃物燃烧速率测量装置、气体爆炸压力测试装置。

电芯测试压力容器装置示意图

【电芯测试压力容器装置】主要用于满足UL 9540A 标准中对于电芯热失控测试需求，可实现满足市售电池放置、内部腔体抽真空、充氮功能以及压力、温度、氧气浓度等参数测量，另外预留薄膜加热接口、点火、针刺以及过充电路接口。

核心功能：

热失控触发：确定引发热失控的方法，如通过柔性加热薄膜以4-7℃/分钟的速率升温，或采用电应力（如过充、过放）、机械应力（如针刺）、其他加热方式等，同时判断是否出现热失控。

温度测量：监测电芯在热失控过程中的表面温度等，了解温度变化情况。

产生气体收集：收集热失控释放的气体，用于可燃性、毒性分析（如H₂、CO、CO2、CH4等）。

【气相色谱仪】利用色谱分离技术和检测技术，对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的仪器。主要用于满足气体成分分析、气体浓度比例分析。

【可燃物燃烧极限测量装置】主要用于在常温或特定测试温度下混合气体与空气或惰性气体形成的可燃混合物的燃烧上限浓度与下限浓度（LFL）的测定。测试仪可按照设定值执行抽真空、配气、点火等操作。

【可燃物燃烧速率测量装置】将可燃气体（或可燃气体的可燃混合物）和空气的均质混合物在点火下端开口的垂直管中引发燃烧，并向上传播火焰至上封闭端。通过管中火焰传播速度，和火焰前沿面积与其基本横截面积之比，从而得出可燃气体的燃烧速度。在一定的容器中进行配气然后进行不同浓度的测试，找出燃烧速率最快的点。

【气体爆炸压力测试装置】通过提供一密封测试空间，将待测气体充入已进行真空处理的测试空间内，通过外部控制进行点火引爆，自动记录内部压力、温度等变化，从而得出测试气体爆炸压力和最大爆炸压力、爆炸压力上升速率和最大爆炸压力上升速率等参数。气体爆炸压力测试装置可用于满足UL 9540A标准中对样品释放气体Pmax值的测量。

国家高端储能产品质量检验检测中心（CEST）积极响应行业发展需求，在常规容量尺寸电芯测试能力的基础上，已升级并新增了针对314Ah、587Ah、628Ah、710Ah等更大容量尺寸电芯的测试能力。目前，CEST配备了140L、800L电芯压力容器罐两台，以及可燃物燃烧极限测量装置、可燃物燃烧速率测量装置和气体爆炸压力测试装置各一台，全面覆盖电芯热失效安全性能评估，为储能系统的整体设计和改进提供科学依据。 

CEST还与SGS、TUV、VDE、CSA、UL、BV、Kiwa、CQC、CGC、PCCC、CCAP、CCLC、CBC等国内外知名检测认证机构建立了战略合作关系，构筑多边互认平台，助推企业进入北美以及全球新市场。

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