摘要：锂离子电池热失控（Thermal Runaway）是电池内部因短路、过充或机械损伤引发的连锁放热反应，伴随电解液分解、隔膜熔融和正负极材料剧烈反应，释放大量热量与可燃气体（如H₂、CO、CH₄、HF等）。

气体燃烧速率

锂离子电池热失控（Thermal Runaway）是电池内部因短路、过充或机械损伤引发的连锁放热反应，伴随电解液分解、隔膜熔融和正负极材料剧烈反应，释放大量热量与可燃气体（如H₂、CO、CH₄、HF等）。

锂电池热失控产气气体燃烧速率是指电池在热失控过程中释放的可燃混合气体在特定条件下的火焰传播速度，通常以厘米每秒（cm/s）为单位。这一指标直接反映了气体燃烧的剧烈程度和能量释放速率，是评估电池舱室爆炸风险、热蔓延危害的关键参数。

测试必要性

作为锂电池性能，气体燃烧速率已被纳入UL 9540A、IEC 62619等国际标准的强制性测试项目。

然而，在实际研发中，许多电池制造商往往更关注电芯能量密度、循环寿命等性能指标，而对产气燃烧速率的机理研究与测试优化投入不足。这种认知偏差带来很多不利于研发和合规的障碍。

气体燃烧速率是评估热失控产气燃爆风险的关键指标，相关数据可用于准确判断电池在热失控时的危险程度，为热失控产气燃爆风险评价提供直接依据。

通过对气体燃烧速率的测试，能够让研发人员和企业清晰了解电池在极端情况下的潜在风险，从而在电池设计和系统集成中采取相应的安全措施，降低燃爆事故的发生概率。

此外，它还是计算和仿真的关键基础数据，该数据直接影响储能系统泄压装置设计与防火策略的制定；为防爆泄爆设计提供关键参数，确保泄放通道尺寸与燃烧速率匹配，帮助产品满足相关标准和规范的要求。

数据的准确性对于锂电池热失控产气的气体燃烧速率测试而言，更是重中之重。精确的数据是电池后续设计研发的重要支撑。

对于产品认证来说，准确的测试数据是产品通过相关认证的必要条件。

如前文所述，UL 9540A测试报告是北美及全球50+国家储能项目投保与并网的前置条件，直接影响市场准入；而UL 9540A明确关联燃烧速率数据。测试数据若不准确，可能会不满足海外监管部门或保险公司对产品额外的验证（比如爆燃测试）要求，导致项目停滞进而影响产品进入市场，给企业带来经济损失。

UL9540A 标准下的燃烧速率测定

UL 9540A是目前被广泛接受和引用的评价电池储能系统中热失控火焰传播的安全试验方法，该标准包括电芯层级、模组层级、单元层级以及安装层级测试，其中明确规定电池产气气体燃烧速率测试纳入电芯级安全测试范畴。

在UL 9540A标准中，气体燃烧速率（Burning Velocity）定义为可燃混合气在特定条件下火焰前锋沿燃烧管垂直方向传播的速度，是量化热失控气体燃爆风险的核心参数。

一般是在电池热失控后，在压力容器内产生并搜集电池排放气，使用气相色谱法（GC）定性定量电池排气成分，然后使用合成复制气体混合物测定气体燃烧速率。

在UL 9540A中，可燃气体燃烧速率的测定需依据ISO 817《制冷剂 名称与符号和安全分类》附录C《可燃气体燃烧速度测量试验方法》。

基本测试原理为：点燃待测可燃气体与底部点火端开放的垂直细长管内的空气所形成的均质混合物，引发火焰向上部封闭端进行传播；在火焰稳定传播阶段，摄像机实时记录火焰状态，通过图像处理算法提取火焰形态，计算火焰冠表面积和火焰燃烧速度。

局限性

但在实际应用中，尤其是针对电池热失控产气的复杂混合气体（如含氢高速气体），ISO 817《制冷剂 名称与符号和安全分类》附录C《可燃气体燃烧速度测量试验方法》具有一定的局限性。

反应管内径的选取需要综合考虑了火焰在壁面的淬灭效应以及火焰传播稳定性，内径越大，火焰越不容易被淬灭，但同时火焰形态稳定性下降。

ISO 817标准采用40mm内径反应管，针对燃烧速率较低（通常

但是对于含氢气等高燃烧速率的混合气体，火焰传播时易受湍流和浮力影响，导致火焰前锋面扭曲、波动，甚至出现分裂或熄灭-重燃现象；内径过大时（如 40mm），壁面淬灭效应减弱，高速气流在管内形成的湍流边界层会破坏火焰前锋面的层流结构，使火焰冠表面积计算偏差增大，燃烧速率测量值离散性高。

除了内径问题，高速气体燃烧速率快，火焰前锋面在短时间内完成传播，摄像机帧率可能无法捕捉关键瞬态特征；同时，火焰亮度高、动态范围大，易造成图像过曝或边缘模糊，影响形态识别精度。

同时，电池热失控产气成分复杂（如 H₂占比可达 40% 以上，伴随 CO、CH₄、C₂H₄等），不同组分的扩散系数、燃烧速度差异大，易导致混合气在管内分布不均，引发火焰前锋面不规则推进，形成 “指状” 或 “胞状” 燃烧形态，导致整体测量值偏离真实均值。

提高测试精度

华慧实验室基于UL 9540A全层级测试能力，积累了大量不同类型、不同规格锂电池的热失控产气测试经验。

为匹配锂电池产品的不断升级而带来的测试需要，对测试准确性负责；针对以上挑战，需要对ISO 817 附录 C 的垂直管法深入研究，通过优化测试方法、对标准做改进、引入多参数协同分析，可大幅提升测试准确性，避免因为测试方法局限性带来的测试精准度的差异。

总之，电池热失控可燃气体燃烧速率的精准测定，是保障电池安全设计、产品认证和市场准入的关键。我们实验室依托先进的测试设备与UL 9540A全层级测试能力，将始终秉持专业、严谨的态度，充分发挥自身的优势，为行业提供更加准确、可靠的测试数据，助力储能产业的安全、健康发展。

来源：企商云计算中心