深入探讨UL 9540A第四版：储能系统电芯测试的关键问题与解析

ANSI/CAN/UL9540A:2019测试方法，作为加拿大和美国共同认可的国家标准，在评估储能系统热失控火蔓延情况方面，已经获得了行业与组织的广泛认同与采纳。电芯的安全性，乃至整个储能系统的安全性能，在很大程度上依赖于电芯自身的质量与设计。然而，在电芯测试的实际操作中，不可避免地会存在一些值得深入探讨的问题。针对这些问题，安可捷已经梳理出了电芯层级测试实践中常见的一系列疑难点，以期为业界提供更清晰、更科学的指导。

Q1：电池热失控的触发方式多样，包括过充、针刺、加热等方法。那么，在这些方式中，哪一种更能保证触发电池热失控的一致性呢？

A1：在考虑电池热失控的触发方式时，我们需要综合考虑多种因素，包括电池的类型（如磷酸铁锂、三元等）、形状（如方形、圆柱、软包等）、容量大小以及实验室的客观条件等。在众多的触发方式中，加热方式因其可靠性和一致性而被广泛采用。加热方式可以通过多种形式实现，如发热丝、发热薄片以及发热板等。这些方式在实际应用中都有着较高的可行性和有效性，有助于我们更好地研究和理解电池热失控现象。

Q2：标准指出连续三次样品热失控状态一致，即可进行气体收集测试。如果不一致，需要重复测试吗？需要几只电芯完成热失控进行气体测试？

A2：为了验证电芯热失控表现及其一致性，标准规范了四个电芯样品。如果不一致，需要排查导致不一致的原因，如不同的触发方式。原则上，需要确保连续的四个电芯样品用同样的触发方式。气体收集试验一般使用一个电芯样品。

Q3：UL9540A测试过程中，哪些因素是影响认证周期的关键？

A3：一般在电芯热失控触发、热失控与否、热失控一致性验证、气体收集、气体分析等环节有较大的不确定性，可能导致试验过程的暂停、延误、反复或失败。

Q4:UL9540A电芯测试的结果对模组、电柜、安装四个层级测试有哪些影响？

A4: 标准规范的思路是从电芯到模组、电柜以及安装层级，一共分为四个层级。电芯的测试结果从某种意义上来说，会直接影响甚至决定更高层级的安全和判定。如电芯层级不发生热失控且根据ASTM E918验证其泄放的气体在空气中不可燃，则无需进一步考虑如模组级别的热失控测试。

Q5:电芯的测试实际结果，如电芯触发热失控温度、电芯热失控排气温度、气体成分、排气量、气体可燃性下限、气体燃烧速率、气体最大爆炸压力这些参数，对模组、电柜、安装层级的测试有哪些影响？

A5 :如上提到标准规范的四个层级，基本思路是低一层级的测试结果直接影响高一层级的测试与否及测试结果。当电芯层级验证到的热失控并记录如上结果参数和特征，在进行模组层级验证时，需要考虑放热率、可燃气体产生及成分数据、排烟率和总排烟量、观测飞溅物或爆炸性气体排放、观测火花、电弧或其他电事件、识别并定位模块内出现热失控的电芯、火焰扩展和持续时间的位置等，也和电芯层级固有的特性直接相关或决定性的因素较多。

Q6:怎么判定电芯已经发生热失控？电芯热失控一定会起火吗？

答：参考以下标准原图可看出，对电芯表面加热速率要求为每分钟4至7 °C，当电芯表面温度变化速率超过外部热源的变化速率时，则判定为热失控。电芯热失控不一定会起火。

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