《動力電池熱失控泄露毒物檢測方法與毒性分級》

ICS32.020

CCST45

團體標準

J/CIAPS-20210004

動力電池熱失控泄露物檢測方法

與毒性分級

CompositionDetectionMethodandToxicityClassificationofTraction

BatteryThermalRunawayLeakage

2022年月日發(fā)布2022年月日實施

中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會發(fā)布

J/CIAPS-20210004

動力電池熱失控泄露物檢測方法與毒性分級

1范圍

本標準規(guī)定了動力電池熱失控泄漏物的檢測方法與毒性分級。

本標準適用于動力電池系統(tǒng)，可為其它電池系統(tǒng)熱失控泄漏物的檢測方法與毒性分級提供相關(guān)參

考。

本標準適用于搭載動力電池的熱失控泄漏物的檢測方法與毒性分級。

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

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

GB/T2900.41-2008電工術(shù)語原電池和蓄電池

GB/T19596-2017電動汽車術(shù)語（ISO8713:2002,NEQ）

GB/T31467.2電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng)第2部分：高能量應(yīng)用測試規(guī)程

GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求

GTR-EVS/ECE/TRANS/WP.29/2017/138關(guān)于電動汽車安全（EVS）的新全球技術(shù)法規(guī)的提案

世界衛(wèi)生組織/化學安全國際項目：健康和安全指南用戶手冊

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

檢測對象detectobjects

需要檢測的電池單體、電池模組，測試電池的總能量≤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)或過充電觸發(fā)。

4縮略語和符號

4.1縮略語

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J/CIAPS-20210004

下列縮略語適用于本文件：

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：電動汽車安全性。

4.2符號

下列符號適用于本文件：

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實驗室要求

5.1監(jiān)控設(shè)施

實驗室監(jiān)控設(shè)施主要包括下列四部分：

a)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備：能及時記錄實驗室環(huán)境溫度、濕度、氧含量等數(shù)據(jù)；

b)視頻監(jiān)控設(shè)備：能實時記錄實驗室內(nèi)部實時畫面，存儲內(nèi)容至少保持30日；

c)實驗室展示設(shè)備：能實時顯示視頻監(jiān)控設(shè)備采集的圖像；

d)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備：具備環(huán)境溫度、濕度、氧含量，視頻資源，實驗室熱失控實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的不間

斷存儲能力。

5.2濾毒通風設(shè)施

實驗室需具備濾毒通風設(shè)備，日常情況下需保證合適的新風供應(yīng)，熱失控后場地處理過程中須至少

滿足足量的換氣量，排放的氣體需經(jīng)過濾毒系統(tǒng)，檢測合格后方可排放。

5.3消防器具

a)滅火：需具備消防安全標準的噴淋滅火設(shè)備；

b)隔離：實驗室四周需預留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：實驗室外需配備消防水管或在合適位置安置合適大小的水池，注滿水備用；

d)沙箱：實驗室外需安置消防沙箱，以備使用。

5.4防爆設(shè)施

實驗室需具備適當?shù)姆辣芰?，配置相關(guān)防爆設(shè)施。

5.5防護裝備

實驗室防護裝備主要指個人防護裝備，主要包括防護面罩、防毒面具、防毒衣、防護服等。

6儀器和設(shè)備

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J/CIAPS-20210004

6.1電池充放電儀

采用電池充放電測試儀對待測動力電池進行充放電，將電池調(diào)整至實驗所需的荷電狀態(tài)，對待測動

力電池充放電過程中的電流、電壓、時間和容量進行設(shè)置和實時記錄。

6.2視頻記錄儀

采用高清高速攝像頭對電池熱失控過程進行記錄，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)待測對象尺寸進行調(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)待測對象尺寸進行調(diào)整。

6.5過充電測試箱

適用于過充電觸發(fā)熱失控。定制過充電測試箱，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)待測對象尺寸進行調(diào)整。

6.6氣體分析儀

6.6.1氣質(zhì)聯(lián)用儀

臺式氣相色譜-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檢測儀

用于實時監(jiān)測CO濃度。分辨率：1ppm，檢測精度：±1%，重復精度±1%，響應(yīng)時間：1s。

6.6.3HF檢測儀

用于實時監(jiān)測HF濃度。分辨率：1ppm，檢測精度：±1%，重復精度±1%，響應(yīng)時間：1s。

6.6.4復合氣體檢測儀

用于實時監(jiān)測H2S、LEL、O2等濃度。分辨率：1ppm，檢測精度：±1%，重復精度±1%，響應(yīng)時間：1s。

6.7固態(tài)煙塵檢測儀

根據(jù)客戶要求，體現(xiàn)在檢測報告中

7檢測方法

7.1單體電池級別

7.1.1樣品

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J/CIAPS-20210004

每種電池可選做以下熱失控方法的任一種以及以下三個充電態(tài)，進行熱失控泄漏產(chǎn)物檢測，即選擇

三個相同型號批次電池，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

電池在充電前應(yīng)首先在RT的環(huán)境溫度下以I10進行放電至終止電壓，擱置5min后備用。電池在不同充

電態(tài)時分別按照下列規(guī)定方法進行充電。

7.1.2.130%SOC

在RT的環(huán)境溫度下，以I1進行充電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進行充電，當電池端電壓達到充電限制電壓時，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。

電池熱失控觸發(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℃-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)

將準備好的電池放置于過充電測試箱內(nèi)，固定，以I1進行充電，直至觸發(fā)熱失控，并記錄熱失控時

間和充電狀態(tài)。

7.1.4熱失控泄漏物檢測方法

7.1.4.1采樣

a)氣態(tài)物質(zhì)采樣：

1)檢測設(shè)備實時采集氣態(tài)物質(zhì)；

2)采用大氣采樣器，定時定點抽氣至集氣袋、備測。

b)固態(tài)物質(zhì)采樣：熱失控完成后收集電池殘渣及熱失控室內(nèi)固體殘渣備測。

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，采取相對應(yīng)的分析方法，以對不同熱失控產(chǎn)物進行定性和定

量的分析。

a)氣體產(chǎn)物分析：

1)實時分析：實時監(jiān)測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。

b)固體產(chǎn)物分析。

7.1.5單體電池級別檢測報告

單體電池級別的測試報告應(yīng)該包含以下內(nèi)容：

a)電池制造商名稱和電池型號；

b)電池額定儲能容量（例如安時）；

c)電池調(diào)整過程中獲得的開路電壓與SOC；

d)電池測試開始時電池的開路電壓；

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)物的生成和組分測量；

i)電池熱失控泄漏物的毒性分級；

j)電池熱失控泄漏物的量。

7.2模組級別

7.2.1模組形式

模組采用出廠的串并聯(lián)方式，或非單體的任意組合模式，不做組合電池數(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充電態(tài)下的任一種，進行熱失控泄漏產(chǎn)物檢測，

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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J/CIAPS-20210004

7.2.3.3過充電觸發(fā)

將準備好的電池放置于過充電測試箱內(nèi)，固定，以I1進行充電，直至觸發(fā)熱失控，并記錄熱失控時

間和充電狀態(tài)。

7.2.4熱失控泄露物檢測方法

同7.1.4

7.2.5模組級別檢測報告

模組級別的測試報告應(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；

b)模組額定儲能容量（例如安時）；

c)模組調(diào)整過程中獲得的開路電壓與SOC；

d)模組測試開始時的開路電壓；

e)需求方選用的觸發(fā)熱失控的方法；

f)氣體首次排放時的模組表面溫度；

g)熱失控過程中測試箱內(nèi)檢測到的最高氣體溫度；

h)有毒產(chǎn)物的生成和組分測量；

i)模組熱失控泄漏物的毒性分級；

j)模組熱失控泄漏物的量。

8熱失控泄漏物毒性分級

8.1依據(jù)

綜合依據(jù)GB5044-1985、GB/Z230-2010和WHO/IPCS關(guān)于化學品急性毒性分級標準，對熱失控泄露

產(chǎn)物毒性進行分級，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