UL9540A测试方法，开启电池储能系统热扩散风险评估的新通途Test Method of UL 9540A, claims new pathway can access risk of thermal runaway fire propagation in Battery Energy Storage SystemsTÜV南德意志集团张书博Harry ZhangTÜV南德意志大中华集团 |9/12/2022 2 TÜV SÜD | Testing test capabilityTÜV南德意志集团分布全球的电池实验室网络9/12/2022锂电池可能不发生热扩散吗？ 3TÜV南德意志大中华集团 9/12/20222021年7月30日，位于澳大利亚吉朗300MW的VBB项目中的一个集装箱电池在调试中起火，一个多小时后，火灾扩散到相距15厘米的另一个集装箱电池。该距离曾通过了UL9540A测试的验证。UL9540A对热扩散风险评估有用吗？https://www.wind-watch.org/news/2021/08/01/victorias-tesla-big-battery-catches-fire/验证有效的可重复的热失控方法和产生气体的成分§280L 压力罐§可置换氮气或氩气§有观察窗§最大压力3MPa§最大加热温度400ºC§使用GC进行非连续气体分析§可分析的气体包含：ü H2, O2, N2, CO, CO2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 C3H8, C3H6, 等等电芯级别TÜV南德意志大中华集团 49/12/2022泄压压力值的选择 5TÜV南德意志大中华集团 9/12/2022温度（° C）时间（t）Δt开始泄压开始热失控从开始泄压到开始热失控的时间差（Δt）对测试结果有明显的影响Δt过短，泄压气体可能被热失控时内部短路的电弧点燃，产生爆炸Δt过长，泄压温度点太低，会使热扩散更迅速为什么有的电芯总是爆炸？ 6TÜV南德意志大中华集团 9/12/2022控制预紧力软包电芯加上夹具测试后，预紧力对泄压温度有非常大的影响。电芯夹板模组级别TÜV南德意志大中华集团 79/12/2022验证模组发生电芯间热扩散后的现象（爆炸、爆燃、电弧等）以及产生的热量、烟和气体的成分§具备安全泄压功能的安全房§有观察窗§有气体清洁功能§可以连续测量HRR和SRR§使用FTIR、FID和铂镍探头进行连续气体分析，包含：ü CO, CO2, CH4, PH3, HF,等等（FTIR）、 H2（铂镍探头）和THC （FID）电芯级别只是冒烟，为什么到了模组级别却起火了？ 8TÜV南德意志大中华集团 9/12/2022Cell 1Cell 2Cell 3Cell 6Cell 5Cell 4Cell 7Cell 8Cell 9电芯级别测试热失控后未起火模组级别测试cell8热失控后只有烟，cell2热失控后突然起火，紧接着cell5热失控。此时cell5电压变为-6.8V泄压受阻短路电弧点燃泄压气体系统及安装级别TÜV南德意志大中华集团 99/12/2022验证系统在不同安装条件下热扩散后现象以及产生的热量、烟、热流量和气体的成分§在模组测试级别基础上模拟实际安装条件ü 模拟墙壁ü 电池热失控对周围环境的影响ü 出口处的热流测量ü 爆燃及爆炸现象ü 复燃现象§必要的消防措施和样品处理不容忽视的可燃气体爆燃风险 10TÜV南德意志大中华集团 9/12/20222019年4月19日，美国亚利桑那州的公共服务公用事业公司（APS）大规模电池储能项目发生连续热失控后，由可燃气体引起爆炸，四名职业消防员受伤。由可燃气体引起爆燃的可能性更加难以确定。https://www.nfpa.org/News-and-Research/Publications-and-media/NFPA-Journal/2020/September-October-2020/News-and-Analysis/Dispatches/ESS-Reports是不是系统和安装级别的UL9540A的性能标准都满足就可以了？ 11TÜV南德意志大中华集团 9/12/2022(q+V), cqV, c0c=c0V(1-exp(-(q+V)t/M))/(q+V)c: 箱内泄压气体浓度；(%)c0: 初始泄压气体浓度；(%)V: 泄压气体体积（m3)t: 时间（s)M: 箱体内空间容积（m3）q: 进风率（m3/s)根据NFPA855, 集装箱电池最小排风量为5.1 L/sec/m2计算Vflam/Venc易燃混合物部分体积分数Vflam/Venc<0.25xLFL增加排风量减小可燃气体累积NO携手TÜV南德意志集团，改变未来www.tuvsud.cn info.cn@tuvsud.com 通过社交媒体关注我们：TÜV南德意志大中华集团 9/12/2022
