GB/T 36276 绝热温升试验新国标解读与实测对比

GB/T 36276 绝热温升试验新国标解读与实测对比

文章分类:实验案例

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摘要:GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》已于 2024 年 7 月 1 日实施,其中绝热温升特性试验在升温程序、温升步长、恒温静置时间、装置技术指标与合格判定上均作了较大调整。本文对照新旧版本试验方法,结合实测数据说明旧版"炉体过加热"导致的温升速率偏大问题,以及新版以电池内部自放热反应表征热稳定性的合理性,并给出试验执行建议。

一、标准修订背景与试验定位

GB/T 36276-2018 自发布实施以来,有效促进了电力储能及锂离子电池行业合规有序发展。随着电化学储能规模快速扩张,电池应用场景更加复杂,国家标准化管理委员会与国家市场监督管理总局于 2023 年 12 月 28 日发布新版 GB/T 36276-2023,并于 2024 年 7 月 1 日起正式实施。新国标增加了过载、振动、高海拔绝缘性与耐压性能等六项安全性能试验,并删改多项试验的测试方法与技术要求。

其中变化最集中的是热安全性能试验中的绝热温升特性试验。旧版方法存在试验流程不明确、技术要求不合理、数据指导价值偏低等问题;新版方法对升温程序、恒温阶段、采样要求与判定准则进行了系统性重构,使试验结果更能反映电池在绝热环境下的真实热稳定性。

[图片:绝热温升试验升温曲线对比图——左图为旧版方法下炉体温度与电池温度存在明显温差、电池被过度加热;右图为新版方法下炉体与电池温度贴合、各温度台阶恒温特征清晰]

二、新旧版本试验方法差异对照

下表按关键要素对比新旧版本绝热温升试验的主要差异(具体温度值以标准原文规定为准,此处不列具体数值)。

对比要素 GB/T 36276-2018(A.2.8) GB/T 36276-2023(6.7.4.1)
控制对象 仅控制绝热量热装置炉体温度 以电池表面温度为目标温度进行台阶控制
起始温度 设定起始温度与终止温度,装置升温后放入样品 样品置于绝热模拟装置内并连接采样线后设定起始参数
升温方式 装置按固定速率连续升温 加热样品至目标表面温度后保持恒定
恒温静置 每个温度台阶恒温 20 min 首台阶恒温 5 h,后续台阶恒温 1 h
温升速率计算 记录各恒温阶段对应的温升速率 恒温结束后搜寻 20 min,取该时段温升速率
采样与装置要求 给出传感器准确度推荐值 首次明确绝热模拟装置技术指标要求
判定要求 仅要求提供温升速率数据表与曲线 首次给出合格判据:温升速率不超限值,且不起火、不爆炸、不在防爆阀或泄压点之外破裂

三、旧版方法为何"测不准"

旧版方法的症结在于绝热条件并未真正建立。由于标准仅规定程序控制绝热门炉体温度,而电池样品自身热容较大、升温相对滞后,电池与炉体之间会形成较大温差,出现明显的"炉体对电池过加热"现象。

过加热直接导致测得的温升速率偏大:此时记录到的温度上升,一部分来自电池内部副反应自放热,另一部分来自炉体强行输入的热量,两者无法分离。结果就是数据离散度大、重复性差,对电池本体热稳定性的表征能力有限。

四、新版方法的改进逻辑

新版试验方法在三个层面完成了修正,其整体思路更贴近行业内成熟的绝热热失控测试模式,使自放热特性表征更具科学性。

  • 首台阶长恒温:电池单体达到首台阶目标温度后需保持恒定 5 h,使电池内外温度充分平衡,消除热滞后带来的过加热。
  • 台阶式升温与速率搜寻:温升步长按标准规定的固定台阶递增,每个台阶温度平衡 1 h 后继续搜寻 20 min,以该时段的温升速率作为该温度点的自放热速率。
  • 装置指标与现象记录:首次明确测量装置技术指标,要求使用具备绝热试验功能的电池绝热量热仪等绝热模拟装置,规避使用烘箱等难以达到绝热条件的不规范设备;同时明确需记录膨胀、漏液、冒烟、起火、爆炸、外壳破裂及破裂位置等试验现象,用于综合评估热安全性。

[图片:绝热温升试验台阶局部特征图——左侧为首台阶恒温 5 h 的温度平台,右侧为温度台阶内的速率检测段与 20 min 速率搜寻窗口]

五、实测数据对比

以某款磷酸铁锂电芯为样品,在相同环境温度条件下分别执行新旧两版绝热温升模式,可观察到以下典型差异(数据为典型工况下的定性归纳,用于说明方法差异,不代表特定产品性能)。

观测项 旧版方法 新版方法
炉体与电池温差 较大,电池升温滞后明显 较小,温度随台阶同步平衡
测得温升速率 明显偏大,含炉体输入热量 仅反映电池内部自放热
曲线重复性 较差,台阶转折不清晰 较好,台阶特征稳定
数据用途 偏低,难以支撑安全预警设计 可关联厂家安全预警条件

实测表明,旧版方法测得的温升速率明显偏大,且台阶转折不清晰;新版方法下各台阶温升速率可稳定复现,能够客观反映电池在目标温度下的副反应、自放电速率与表观反应动力学特征,对热稳定性的表征更科学。

六、合格判定与工程价值

新版标准首次明确了绝热温升特性的合格判据:当电池表面温度不高于单体高温一级报警温度时,温升速率需小于规定限值;同时要求不起火、不爆炸、不在防爆阀或泄压点之外的位置发生破裂。

这使判定结论与生产厂家提供的安全预警条件直接关联,具备可执行性。更关键的是工程含义:当温升速率达到标准限值量级时,其对应的温度台阶应高于厂商宣称的单体高温一级报警温度——也就是说,电池在报警温度之前不应出现明显自放热加速,报警阈值与真实热稳定性之间必须留有安全余量。热安全团队(thermsafe.cn)在承接储能电池热安全评价时,通常会把该温度台阶与 BMS 报警阈值一并核对,用于验证预警策略是否留有足够响应窗口。

七、试验执行建议

  • 确认装置资质:使用具备绝热试验功能的电池绝热量热仪等绝热模拟装置,避免以烘箱替代导致绝热条件不成立。
  • 严格执行恒温阶段:首台阶 5 h、后续台阶 1 h 的恒温要求不可压缩,否则温度平衡不充分,数据将重现旧版偏大的问题。
  • 采样系统校验:按标准要求设置采样周期与传感器准确度,试验前完成温度通道校准。
  • 现象记录完整:除速率数据外,同步记录膨胀、漏液、冒烟、破裂位置等现象,作为综合判定依据。
  • 数据与预警联动:将试验所得温度—温升速率曲线与厂家安全预警条件对照,形成可落地的安全边界结论。

对储能系统集成与运维方而言,按新版方法取得的绝热温升数据是设定预警阈值、评估热扩散风险的重要输入。热安全团队(thermsafe.cn)建议在电池选型与到货抽检环节即按新国标执行试验,避免沿用旧版方法得出的偏大数据造成安全边界误判。

参考文献

  • 参考自 GB/T 36276-2023《电力储能用锂离子电池》标准文本相关条款。
  • 参考自 GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》标准文本相关条款。
  • 参考自某篇关于电池绝热温升试验方法对比与实测数据解读的技术资料。

热安全团队服务项目

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