UL 9540A-2019【中文】 评估电池储能系统中热失控火灾传播的测试方法的安全标准
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随着储能电池的需求迅猛增加,出货量大幅上升,大量相关企业进军储能市场。为提升自身产品形象和质量,提高产品竞争力,以及满足各个国家或地区的需求,越来越多的企业开始进行UL 9540A的测试,为了让大家更好地了解这项标准,MCM对于标准的要求进行简单的分析,具体如下:
各级别测试
UL 9540A将储能产品测试分为四个级别:电芯级别、模组级别,单元(机柜)级别和安装级别,下面将简单描述各个测试的目的、测试过程及测试的检测要求。
电芯测试:
目的:
1. 确定电芯热失控方法与参数;
2. 确定电芯排气温度;
3. 确定电芯热失控温度;
4. 热失控气体分析(成分与性能)。
过程:
1. 样品预处理
1.1将电芯按制造商的规定进行两个循环的充、放电的处理;
1.2测试前保持电芯充电至100%SOC,并静止最少1h,最多8h;
1.3为防止测试过程中过度膨胀,电芯应模拟BESS模块中的束缚条件(如固定钢板)。
2. 热失控测试
2.1将电芯放置在密封的防爆罐内,罐内充入氮气;
2.2用柔性薄膜加热器诱导电芯热失控(若不能引发,则用针刺,过充,替代热源等方法引发);
2.3 引发过程中全程测温。记录排气时的温度与热失控开始温度;
2.4 收集电芯排出气体;
3. 气体分析及可燃气体的燃烧限值测量
3.1分析气体组成成分。
3.2根据气体的可燃气体的组份,测量气体的燃烧限值。
3.3测量气体的燃烧速率、气体的最大爆炸压力。
4.监测数据
4.1热失控方法
4.2电芯排气温度
4.3电芯触发热失控温度
4.4 释放气体组成成分;
4.5 气体总量;
4.6 气体可燃性下限;
4.7 气体燃烧速率;
4.8气体最大爆炸压力。
NOTE:电芯若满足 1.不能引发热失控;2.排气不可燃。则无需进行模组测试,但理论上当前的锂电池技术还不能在失控后不产生可燃气体。
模组测试:
目的:
1. 验证模组热失控蔓延程度;
2. 确定热释放率与模组温度;
3. 确定气体成分与释放速率;
4. 爆炸危险。
过程:
1. 样品预处理
1.1将电芯按制造商的规定进行两个循环的充、放电的处理;
1.2测试前保持电芯充电至100%SOC,并静止最少1h,最多8h;
2. 热失控测试
2.1测试在烟雾收集罩内进行(实时采集气体分析);
2.2采用电芯中触发热失控方法,热失控一个或多个电芯;
2.3记录模块热失控前后重量;
3. 监测数据
3.1 热失控蔓延情况;
3.2 热释放速率;
3.3 烟雾释放速率;
3.4 气体成分与总量;
3.5 氢气浓度;
3.6 碳氢化合物含量;
3.7 模组重量损失;
3.8 测试过程录像。
NOTE:模组若满足 1.模组设计包含热失控;2.电芯测试中排气不可燃。则无需进行单元测试,但理论上当前的锂电池技术还不能在失控后不产生可燃气体。同时在模组级别的测试应做到不会发生热蔓延。
单元级别的测试:
目的:
1. BESS单元的热失控蔓延程度;
2. 测量目标BESS单元的温度与热通量;
3. 测量周围墙壁的温度与热通量;
4. 确定是否有着火/爆炸现象。
过程:
1. 样品预处理
1.1根据不同安装情况进行测试配置(室内/室外;地面/挂壁;住宅/非住宅;屋顶与车库);
1.2测试前保持启动BESS处于最大SOC,在室内环境最多静置8h;
2. 热失控测试
2.1启动热失控BESS位于烟雾收集罩下方;
2.2采用模组中触发热失控方法,热失控一个或多个电芯;
2.3记录测试过程爆炸及火焰蔓延情况;
3. 监测数据
3.1热失控蔓延情况;
3.2化学热释放速率;
3.3对流热释放速率;
3.3烟雾释放速率;
3.4气体成分与总量
3.5 BESS单元的温度与热通量;
3.6墙壁温度与热通量。
NOTE 1:单元测试若满足规定性能标准则无需进行安装测试。
NOTE 2:有以下情况应终止测试
1.启动BESS内每个模组恢复到室温;
2.火焰蔓延到相邻BESS与墙壁;
3.对测试人员产生危险或有损测试设备。
安装级别的测试:
安装级别BESS不适用于仅户外或住宅用设备
目的:评估热失控蔓延程度;评估消防措施的有效性。
过程:1.测试过程与方法同BESS单元测试;
2.需要安装洒水喷头或其他消防方案(气态剂,水雾系统等)。
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