ICS29.020

K60

備案號：53939-2016

準

T/CEC169—2018

電力儲能用鋰離子電池內短路

測試方法

Internalshort-circuittestmethodoflithiumionbattery

forelectricalenergystorage

成品：210*297

版心：166*238

字數：45字*43行

天：35；地：24；訂：24；切：20

2018-01-24發布2018-04-01實施

中國電力企業聯合會發布

T/CEC169—2018

電力儲能用鋰離子電池內短路測試方法

1范圍

本標準規定了電力儲能用鋰離子電池內短路測試的試驗原理、試驗條件、試驗步驟、檢驗規則和

試驗結果處理等。

本標準適用于矩形電力儲能用鋰離子電池（以下簡稱電池）。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2828.1計數型抽樣檢驗

GB/T10592高低溫試驗箱技術條件

GB/T11651個體防護裝備選用規范

WB/T1061廢蓄電池回收管理規范

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

電池單體cell

實現化學能和電能相互轉化的基本單元，由正極、負極、隔膜、電解質、殼體和端子等組成。

3.2

觸發元件triggercomponent

植入電池內部的可控觸發內短路的金屬元件。

4試驗原理

采用記憶性金屬合金制作成觸發元件，利用其記憶特性，常溫時保持表面平整，植入電池樣品

中，當溫度升高時觸發元件尖端翹起，刺穿隔膜，實現電池內部正極部分（包括正極極耳、正極集

流體、正極活性物質）與負極部分（包括負極極耳、負極集流體、負極活性物質）之間的低阻性

短接。

5試驗條件

5.1環境條件

5.1.1溫度

試驗期間周圍環境溫度宜在25℃±2℃。

5.1.2濕度

試驗期間周圍環境濕度宜在15%～90%。

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5.1.3大氣壓力

試驗期間大氣壓力宜在86kPa～106kPa。

5.2試驗設備

5.2.1充放電裝置

充放電裝置應符合如下條件：

a）測量范圍：電壓測量范圍滿足試驗要求。

b）控制精度：±0.1%FS（滿量程）。

c）測量準確度：±0.5%FS（滿量程）。

5.2.2尺寸測量裝置

尺寸測量裝置的準確度為±1mm。

5.2.3防爆型溫箱

防爆型溫箱應符合如下條件：

a）溫度控制范圍：30℃～150℃。

b）溫度準確度：±2℃范圍內。

c）升溫速度：≥3℃/min。

d）防爆等級：ExdⅡBT4。

e）防爆型溫箱其他要求應滿足GB/T10592規定的高溫試驗箱技術條件。

5.2.4熱電偶

熱電偶應符合如下條件：

a）測量范圍：0℃～1000℃；

b）測量準確度：±0.5℃。

6試驗步驟

6.1一般要求

6.1.1試驗應在有充分安全保護的環境條件下進行，試驗場地應具備消防設備。

6.1.2試驗人員應配備防毒面具、手套、防護眼鏡、防護服等安全防護用品，防止試驗過程中電池起

火、燃燒、爆炸等對人體造成傷害。

6.1.3安全防護用品須符合GB/T11651的規定并經國家相應的質檢部門檢測，具有生產許可證及編號

標志、產品合格證者，方可使用。

6.2樣品準備

6.2.1樣品完全放電

電池樣品完全放電應按照如下程序：

a）電池單體在25℃±2℃環境下擱置5h。

b）以額定功率放電至電池單體的放電終止電壓，靜置30min。

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6.2.2樣品制作

植入觸發元件的電池樣品制作過程見附錄A。

6.2.3樣品完全充電

樣品完全充電用符合如下條件：

a）電池樣品在25℃±2℃環境下擱置5h。

b）以額定功率放電至電池單體的放電終止電壓，靜置30min。

c）以額定功率充電至電池單體的充電終止電壓，靜置30min。

6.2.4布置熱電偶

在電池樣品表面布置3個熱電偶，分別位于觸發元件上方、下方及對側表面幾何中心，參考圖1所

示，根據實際情況可在其他位置添加布置熱電偶。

圖1熱電偶布置示意

6.3溫箱加熱

6.3.1預熱

將電池樣品垂直放置或水平放置（觸發元件側向上）在溫箱內，將溫箱設置為30℃，保持

10min。

6.3.2加熱

電池樣品的加熱過程應符合如下程序：

a）溫箱按照5℃/min的速率升溫。

b）電池樣品表面溫度達到90℃之前，電池樣品觸發內短路（判定條件見表1），溫箱停止加熱。

c）電池樣品表面溫度達到90℃之前，電池樣品沒有觸發內短路，溫箱升溫至90℃，保持45min

后停止加熱。

d）停止加熱后，觀察1h。

e）記錄a）～d）過程中電池樣品的電壓和溫度，記錄時間間隔1ms。

f）記錄a）～d）過程中的試驗現象，包括樣品是否出現鼓脹、燃燒、爆炸。

6.4樣品回收處理

試驗后電池樣品的回收應按照如下流程：

a）電池樣品溫度降至室溫后，保持1h。

b）將電池樣品放入儲存容器，容器應具有耐腐蝕、耐壓、防火、防爆、絕緣、隔熱的特性。

c）將儲存容器中的電池樣品進行回收處理，參考WB/T1061的相關規定。

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7檢驗規則

內短路測試類型、內短路判定條件和樣品數量見表1。

表1檢驗規則

序號內短路測試類型內短路判定條件樣品數量

1正極材料-負極材料短路6

電壓相較初始電壓下降超過100mV

2正極鋁集流體-負極材料短路6

注：電池樣品抽樣依據GB/T2828.1進行。

8試驗結果處理

試驗結果處理方法如下：

a）計算電池樣品從內短路觸發到電壓下降首次超過100mV經歷的時間，按公式（1）計算：

ΔT=T2?T1（1）

式中：

T1——電壓開始下降時刻，s；

T2——電池樣品電壓下降首次超過100mV的時刻，s；

b）計算電池樣品從內短路觸發到試驗終止時刻的電壓變化值，按公式（2）計算：

ΔU=UE?U1（2）

式中：

U1——電池樣品內短路觸發時刻的電壓，V；

UE——試驗結束時刻電池樣品的電壓，V。

c）計算電池樣品內短路觸發引起的溫升值，按公式（3）計算：

Δt=tM?t1（3）

式中：

t1——電池樣品內短路觸發時刻的溫度，℃；

tM——電池溫度最大值，℃。

9試驗報告

試驗報告中應包含如下信息：

a）樣品名稱；

b）樣品規格型號；

c）樣品電壓與時間關系的曲線圖；

d）試驗時間T1、T2、ΔT；

e）樣品電壓U1、UE、ΔU；

f）樣品溫度與時間關系的曲線圖；

g）樣品溫度t1、tM、Δt；

h）樣品試驗過程中的試驗現象觀測結果（是否鼓脹、漏液、冒煙、燃燒、爆炸）；

i）試驗環境、試驗日期和試驗人員。

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附錄A

（規范性附錄）

內短路測試樣品準備

A.1記憶合金觸發元件的設計與加工

A.1.1記憶合金觸發元件材料

測試中使用的觸發元件可使用鎳鈦記憶合金材料，具體材料成分、性能如表A.1所示。

表A.1記憶合金材料

成分%

Ni，50.85%；O+N≤0.045%；C，0.007%；H，0.0009%；Ti≥49.09%

（原子數）

相變溫度

40±3

℃

屈服應力

≥470

MPa

拉伸極限應力

≥1390

MPa

延伸率≥12%

注：相變指金屬材料在溫度和壓力改變時其內部組織或結構會發生變化，即從一種相狀態到另一種相狀態的轉變；

屈服應力指在材料拉伸或壓縮過程中，當應力達到一定值時，應力有微小的增加而應變卻急劇增長的現象稱為

屈服，使材料發生屈服時的正應力就是材料的屈服應力；拉伸極限應力是指材料在拉伸斷裂時的最大應力值；

延伸率指拉伸斷裂后，標距段的總變形與原始標距長度之比的百分數。

A.1.2記憶合金觸發元件加工

記憶合金觸發元件按以下內容加工：

a）線切割。應用線切割技術對記憶合金薄板進行加工，具體形狀、尺寸見圖A.1，厚度為0.2mm±

0.03mm，公差在±5%以內。

圖A.1記憶合金觸發元件設計

b）加熱定型。使用鑷子、鉗子等工具將觸發元件的尖端翹起約120°并固定，使用400℃～450℃

的熱風槍加熱約1min，使尖端定型。將加熱定型后的觸發元件復原，并在100℃的熱風槍下

檢查是否會順利變形，若尖端翹起角度不足需重新加工。

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c）酸洗清潔。將加熱定型后的觸發元件，置于濃鹽酸中超聲波清洗器酸洗1min。

A.2電池樣品加工

A.2.1觸發元件植入

觸發元件的植入按以下內容進行：

a）在環境溫度為20℃±2℃，露點溫度低于?25℃的干燥房或手套箱中把電池拆解，取出電芯。

b）將觸發元件按照如圖A.2、圖A.3所示放置在卷芯的中央，圖A.2所示為正極材料-負極材料內

短路類型，圖A.3所示為正極鋁集流體-負極材料內短路類型，將觸發元件尖端翹起側朝向隔膜。

c）將卷芯再次纏繞，保持隔膜平整及緊繃。

圖A.2正極材料-負極材料內短路電池

圖A.3正極鋁集流體-負極材料內短路電池

A.2.2電池樣品封裝

適量補充電解液，采用與電池包裝相同的材料對電池樣品進行封裝。

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