隨著電化學儲能規(guī)模的快速擴張，儲能用鋰電池技術(shù)取得了顯著進展,，其應用場景也日趨復雜,。為規(guī)范行業(yè)發(fā)展，國家市場監(jiān)督管理總局與國家標準化管理委員會于2023年12月28日發(fā)布了新版GB/T 36276-2023《電力儲能用鋰離子電池》,，并于2024年7月1日正式實施。

新國標在熱安全性能試驗中僅規(guī)定了單體電池的絕熱溫升實驗要求,，未涉及模組及以上規(guī)格的測試標準,。但在儲能應用場景中，電池多以模組形式運行,，因此模組的絕熱溫升數(shù)據(jù)對儲能安全也至關(guān)重要,。由于大容量模組在絕熱溫升實驗過程中可能引發(fā)泄壓,、起火或爆炸等風險，會對實驗室造成巨大的安全威脅,。而傳統(tǒng)測試設備難以滿足相關(guān)安全需求,。

本文利用BAC-1000A對3800Ah磷酸鐵鋰電池模組進行絕熱溫升測試，獲得該模組絕熱溫升溫度曲線,，并對臺階溫升速率數(shù)據(jù)進行分析,，記錄實驗過程中的現(xiàn)象。相關(guān)結(jié)果有助于儲能行業(yè)相關(guān)人員明確磷酸鐵鋰儲能模組的熱安全特性,，設置儲能系統(tǒng)安全預警和優(yōu)化電池安全設計,。

1.樣品準備

實驗樣品：3800Ah磷酸鐵鋰電池模組*2(#01和#02)、6061鋁合金*1(電池樣品同尺寸),。

2.實驗條件

實驗儀器：仰儀科技BAC-1000A大型電池絕熱量熱儀

工作模式：絕熱溫升模式

環(huán)境溫度：10℃

數(shù)據(jù)采集間隔：1s(溫差基線模式)&0.01min(絕熱溫升模式)

圖1 BAC-1000A大型電池絕熱量熱儀

3.實驗步驟

3.1 溫差基線模式實驗

Step1：打開大型電池絕熱量熱儀爐蓋,，將貼好輔助加熱絲的標準鋁塊固定于量熱儀腔體內(nèi)，并利用耐高溫膠帶將熱電偶貼合于鋁塊側(cè)面中心點,；

Step2：將輔助加熱絲通過爐壁電極柱連接到恒流源上,；

Step3：關(guān)閉爐蓋，擰緊爐蓋全部螺栓,；

Step4：在操作軟件上切換至“實驗參數(shù)”界面,，選擇“溫差基線”模式，如表1所示設置實驗參數(shù),；

Step5：在操作軟件上切換至“實驗界面”,，點擊“開始”按鈕啟動實驗。

3.2 絕熱溫升模式實驗

Step1：打開大型電池絕熱量熱儀爐蓋,，將電池樣品固定于量熱儀腔體內(nèi),，并利用耐高溫膠帶將熱電偶貼合于模組大面中心點；

Step2：關(guān)閉爐蓋,，擰緊螺栓,；

圖2  #01電池絕熱溫升測試裝樣示意圖

Step3：在操作軟件上切換到“實驗參數(shù)”界面，選擇“絕熱溫升”模式,，如表2-3所示設置實驗參數(shù),；

Step4：在“實驗界面”點擊“開始”按鈕，開始實驗,。

4.實驗結(jié)果

圖3 #01電池絕熱溫升特性試驗(a)電池升溫曲線和(b)溫升速率-溫度曲線

圖4 #02電池絕熱溫升特性試驗(a)電池升溫曲線和(b)溫升速率-溫度曲線

從圖3和圖4可以看出,，兩個模組的臺階溫升速率總體隨著模組溫度的升高而升高，其規(guī)律與電池單體規(guī)律一致,，表明BAC-1000A大型電池絕熱量熱儀可精準測定小型模組的絕熱溫升行為,。

當溫度達到130℃時，兩個模組的臺階溫升速率均達到0.02℃/min（表3）,，此時判定模組中單體電池的自放熱開始,；因此依據(jù)該參數(shù)設定該款模組的一級安全報警溫度為130℃,，能對儲能系統(tǒng)做出有效的預警。

從實驗后圖5可以看出,，該款模組在實驗過程中未發(fā)生起火,、爆炸；也沒有在電池單體泄壓閥以外的地方發(fā)生破裂,，說明該模組較為安全,。

圖5  絕熱溫升實驗后的#01電池