《锂离子动力蓄电池热特性参数测量方法》编制说明

《锂离子动力蓄电池热特性参数测量方法》

编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《锂离子动力蓄电池热特性参数测量方法》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。文

件号中汽学函【2021】218号，任务号为2021-57。本标准由中国汽车工程学会电动汽车联盟提

出，清华大学、上海理工大学、中国科学技术大学、中国汽车技术研究中心有限公司、中创新

航科技集团股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、北京理工大学、中国人民警察大

学、广汽埃安新能源汽车股份有限公司、清华大学苏州汽车研究院（吴江）、昆山清安能源科技

有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、北京新能源汽车

股份有限公司、苏州智锂物联科技有限公司、深蓝汽车科技有限公司、广州小鹏汽车科技有限

公司、力神（青岛）新能源有限公司、江苏中兴派能电池股份有限公司、荣盛盟固利新能源科

技股份有限公司、苏州玛瑞柯测试科技有限公司、中国第一汽车集团有限公司等单位联合起草。

1.2编制背景与目标

随着新能源汽车产销量的大幅度增长，预计到2030年，我国新能源汽车保有量将超过汽车

总保有量的50%。由于电池成本的大幅度下降，纯电动汽车已经成为新能源汽车的主体。目前，

在新能源汽车保有量上升到百万辆数量级时，每年发生的新能源汽车起火事件高达千余起，其

中21年官方数据为3000余起。新能源汽车的安全问题引发全社会范围的关注，也成为制约行

业和企业发展的痛点和难点问题。

目前解决动力电池安全问题的手段主要是通过模型仿真，来验证电池系统抵抗单体电池热

失效的能力，电池系统的热管理及安全模型仿真可以极大的降低电池系统的开发周期、成本以

及提高效率。目前，国内外普遍利用多物理场耦合模型开展动力电池热失控产热-传热-烟气流

动换热等多场耦合仿真，来指导电池系统热安全防护设计。以及利用热仿真软件开展电池系统

热管理仿真，并优化热管理方案等。但上述仿真均需要输入动力电池精确的热物性参数。精确、

可重复地测量电池热特性参数，对电池系统的热管理优化和热安全防护设计等具有重要意义

因此期望通过本标准，解决动力电池热物性参数测量的问题。用以输入到动力电池仿真模

型中，进行电池系统的热管理优化设计和热安全防护设计等。

1.3主要工作过程

1.3.1预研阶段

2021年7月，启动标准预研工作，初步提出三项标准研制内容与方向。

1

1.3.2立项阶段

2021年11月按《中国汽车工程学会标准（CSAE）制修订管理办法》有关规定通过立项审

查，确立锂离子动力蓄电池热失控和热特性参数测量方法两项标准研制任务。

1.3.3征求意见阶段（含征求意见时间及意见处理情况的说明）

2021年11月到22年3月份进行了标准相关的试验操作及验证工作；2022年4月-5月，

牵头单位组织核心起草单位完成了标准大纲及初稿；2022年6月，筹建了标准工作组，并在工

作组内部开展了第一轮征求意见，共收集到17家参与单位的近200多条建议及改进意见；2022

年10月，根据第一轮征求意见，召开第一次标准研讨会（线上），会上对两项标准初稿进行起

草组内部第一次集中讨论与内容修改，并在会上收取了相关意见与建议，完善了两项标准初稿；

2023年1月，面向更广泛的动力电池及电动汽车企业开展了第二轮意见征求讨论会，会上收到

来自参加讨论单位的30多条意见、建议；2023年4月，完成了对新增意见的处理与确认，并完

善了面向社会征求意见稿和编制说明，并根据学会及联盟要求提交审核；2023年7月，根据学

会及联盟意见修改完善征求意见稿和编制说明，通过后在学会标准信息平台公开征求社会意见。

2023年8月，通过汽车工程学会标准平台面向社会开展了第三轮征求意见，标准共收到了来自

三家单位的43条意见建议，其中采纳41条，部分采纳0条，未采纳2条。2023年9月，对第

三轮征求意见进行了第三次标准研讨会（线上），并针对收集的意见和建议，修改并形成了两

项标准送审稿和编制说明。

1.3.4审查阶段（含审查结果及意见处理）

2023年11月30日，标准参加了中国汽车工程学会2023年度第四次标准系列审查会议，

会上来自行业的8位专家针对本标准提出了15条建议和意见，一致同意本标准送审。会后牵

头单位及标准起草组认真总结专家建议，采纳上述15条意见，未采纳0条。

1.3.5报批阶段

2024年1月，提交中国汽车工程学会报批。

1.4主要起草人、单位及承担工作

姓名单位承担工作

冯旭宁清华大学主要起草、检查、修改标准文件

主要起草标准文件，组织征求意见以及提交

金昌勇清华大学

材料

主要指导标准文件修改，规范化和标准化文

程蕊中国汽车工程学会

件内容

2

卢兰光清华大学主要检查、修改标准文件

徐成善清华大学主要检查、修改标准文件

郑岳久上海理工大学参与标准撰写与修改讨论

熊瑞北京理工大学参与标准撰写与修改讨论，反馈征求意见

杨瑞鑫北京理工大学参与标准内容的讨论，反馈征求意见

王晨旭北京理工大学参与标准内容的讨论，反馈征求意见

王青松中国科学技术大学参与标准内容的讨论等工作

梅文昕中国科学技术大学参与标准内容的讨论等工作

苏州智锂物联科技

李立国参与标准内容的讨论，反馈征求意见

有限公司

孙跃东上海理工大学参与标准讨论，完成实验验证

中国电子技术标准

何鹏林参与标准讨论，完成实验验证

化研究院

中国电子技术标准

徐思文雨参与标准讨论，完成实验验证

化研究院

王淮斌中国人民警察大学参与标准内容的讨论等工作

合肥国轩高科动力

王萍标准讨论，反馈标准意见，标准化修改

能源有限公司

中国汽车技术研究

王芳参与标准讨论，完成实验验证

中心有限公司

中国汽车技术研究

马天翼标准讨论，反馈标准意见，标准化修改

中心有限公司

参与标准起草、修订、迎审工作。针对热电

深蓝汽车科技有限

杨辉前偶布置、设备参数设备等提出多项优化意见

公司

并被采纳。

中创新航科技集团

杨聚平参与标准撰写与修改讨论，反馈征求意见

股份有限公司

中创新航科技集团

蒋述康参与标准撰写与修改讨论，反馈征求意见

股份有限公司

王清泉广汽埃安新能源汽提供测试样件,配合进行测试工作,参与标准

3

车股份有限公司建立讨论和相关工作

江苏中兴派能电池

吴正能参与标准撰写与修改讨论，反馈征求意见

股份有限公司

江苏中兴派能电池

黄艳阳参与标准撰写与修改讨论，反馈征求意见

股份有限公司

广汽埃安新能源汽提供测试样件,配合进行测试工作,参与标准

高振宇

车股份有限公司建立讨论和相关工作

合肥国轩高科动力

陆大班标准讨论，反馈标准意见

能源有限公司

力神（青岛）新能讨论热失控绝热量热测试方法的具体实施步

周培俊

源有限公司骤，提供数据支持。

力神（青岛）新能讨论热失控绝热量热测试方法的具体实施步

史金涛

源有限公司骤，提供数据支持。

苏州玛瑞柯测试科锂离子动力蓄电池热失控绝热量热测试方法

薛钢

技有限公司验证工作

荣盛盟固利新能源

吴宁宁编写标准及测试方法的验证工作

科技股份有限公司

荣盛盟固利新能源

刘正耀编写标准及测试方法的验证工作

科技股份有限公司

中国汽车工程研究

张亚明参与标准讨论与完善

院股份有限公司

中国汽车工程研究

赵志伟参与标准讨论与完善

院股份有限公司

清华大学苏州汽车

董金聪标准调研分析，草案编制和修订

研究院（吴江）

清华大学苏州汽车

赵庆良测试方法制定与验证工作

研究院（吴江）

全程参与标准起草、修订、迎审工作。针对

深蓝汽车科技有限

刘中宪热电偶布置、设备参数设备等提出多项优化

公司

意见并被采纳。

4

广州小鹏汽车科技协助工作组筹建,参与两轮标准讨论,协助完

仲亮

有限公司成征求意见修改稿

广州小鹏汽车科技参与两轮标准讨论,协助完成征求意见修改

从长杰

有限公司稿

苏州智锂物联科技

李可心参与标准内容的讨论，反馈征求意见

有限公司

北京新能源汽车股

袁文静参与标准内容的讨论，反馈征求意见

份有限公司

北京新能源汽车股

黄荣参与标准内容的讨论，反馈征求意见

份有限公司

中国第一汽车集团

王书洋参与标准内容的讨论，反馈征求意见

有限公司

昆山清安能源科技

郑思奇参与标准内容的讨论，反馈征求意见

有限公司

二、标准编制原则和主要内容

2.1标准制定原则

国外的电池安全测试相关标准有ISO12405-2、IEC62660-2、IEC62660-3、SAEJ2929、

UL1624及UL2580等，主要面向热滥用、电滥用及机械滥用情况下锂电池是否发生冒烟、起

火、爆炸等现象进行规范，在动力蓄电池热特性参数测量方面，尚未见国内外标准。在与国内

外动力蓄电池厂商和整车制造商开展项目合作的过程中，牵头单位充分了解到国内外相关单位

急需在热模型仿真过程中对动力蓄电池热特性参数的精确测量方法。结合牵头单位在动力蓄电

池热安全领域多年的科学研究和丰富的测试经验，与相关合作起草单位一起提出并研制了《锂

离子动力蓄电池热特性参数测量方法》。

考虑测量便利性与科学性，热特性参数测量标准选择利用绝热量热仪的高精度绝热追踪功

能来测量电池极芯的热特性，以及使用商业有限元分析软件开展导热系数的高精度辨识。

2.1.1通用性原则

本标准提出的锂电池热物性参数测试方法适用于方壳电池、软包电池等锂离子电池，且具

有可重复标定，低成本，装置体积小，结构简单和影响因素充分考虑的特点。

2.1.2指导性原则

5

通过精确测量锂离子动力蓄电池热特性参数，为电池系统热安全建模提供输入数据，指导

电池系统安全设计。

2.1.3协调性原则

本标准提出的方法与目前使用的方法协调统一、互不交叉。仅作为一种更便捷、精确度更

高、更高效的方法对目前使用的方法进行补充。

2.1.4兼容性原则

本标准提出的锂离子动力蓄电池热特性参数测试方法同样适用于其他领域及其他用途的锂

离子电池如储能电池、消费类产品电池（手机、电脑）、其他运载工具电池（轮船、飞机

等），兼容性高。

2.1.5规范性原则

本文件按照GB1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规

定进行编制。

2.2标准主要技术内容

本标准正文共分为8章，后4章是附录A-附录D。本标准规定了锂离子动力蓄电池单体热特

性参数测量，包括锂离子动力蓄电池极芯的比热容和不同方向上的导热系数。内容包括范围、

规范性引用文件、术语和定义、符号和缩略语、测试条件、测试准备、比热容测试方法、导热系

数测试方法、附录A动力蓄电池拆解流程示例、附录B比热容测试结果示例、附录C导热系数优化

辨识示例和附录D比热容和导热系数测试结果记录表。

2.3关键技术问题说明

本标准测试对象为锂离子动力蓄电池的极芯，对软包电池无需额外操作，对方壳电池和圆

柱电池需要先将极芯拆出并重新封装成软包结构，为了便于实验人员实践本标准，本标准在附

录中对方壳电池和圆柱电池的拆解流程进行了说明。

图1比热容测试样品设置示意图

本标准使用与极芯大面面积相等的薄膜加热片作为加热源，并置于两块卷芯中间，其次在

卷芯内侧大面的几何中心位置布置热电偶，并用耐高温胶带固定热电偶。随后将两块卷芯合拢

对齐，并在两块卷芯的外表面中心位置粘贴热电偶。将准备好的极芯放置在ARC腔体中的支架

上，并在一个极芯的外侧大面中心布置安装ARC主热电偶，并将ARC的工作模式设置为绝热模

6

式，将加热器连接至直流电源，将热电偶接至数据采集仪。将试验样品加热至60℃时（不超过

75℃）停止加热片加热，并收集热电偶温度数据，以计算比热容大小。

图2比热容测试连接示意图

对于导热系数测试，需在两块用铝塑膜重新封装的极芯中心位置粘贴加热片，且在加热片

与极芯表面之间涂抹导热硅脂，使热接触充分、减小测试误差。在两块极芯外侧面与加热片对

应的位置粘贴热电偶，并在长度方向上每间隔2cm左右粘贴一个热电偶，粘贴不少于三个热电

偶，记录各个位置的温度响应曲线。将加热器连接至直流电源，热电偶连接至数据采集仪。然

后开启加热器电源，并记录数据，当最高温升达到60℃（最大不超过75℃）即可停止试验。

图3导热系数测试设置示意图

2.4标准主要内容的论据

比热容测试是在ARC提供的绝热环境中采用大小与被测电池极芯一致的薄膜型加热器对电

池极芯进行加热。由于在绝热环境下，极芯与外界没有热交换，可近似认为加热片产生的所有

的热量均被极芯吸收。通过监测极芯温度随加热时间的变化可获得电池极芯的比热容参数。极

芯的比热容可用公式（1）进行计算。

Pt

Cp（1）

MTcore

式中：

Cp——比热容，单位为焦耳每千克每开尔文（J/（kg·K））；

P——加热器功率，单位为瓦（W）；

7

Mcore——极芯总质量，单位为kg；

注：下标core代表电池极芯；

ΔT——温升，单位为摄氏度（℃）；

t——时间，单位为秒（s）；

试验后，取布置的三个温度测点的数据，得到如图4的比热容测试的时间-温度曲线。根据

式（1），计算温度曲线代表的比热容值并求平均值，则可以得到电池极芯的比热容Cp。

图4比热容测试的时间-温度曲线（示例）

导热系数测试是对极芯进行局部加热，通过不同位置的温度响应差异，计算获得相应方向

的导热系数，极芯受加热后的温度分布符合传热基本公式，如公式（2）所示。

dTTTT

coreVCqpxyz（2）

dtxxyyzz

式中：

ρcore——电池极芯的密度，单位为千克每立方米（kg/m^3）；

Cp——电池极芯的热容，单位为焦耳每千克每开尔文（J/（kg·K））；

qV——热源产热功率，单位为瓦每立方米（W/m^3）；

λx——电池在x方向上的导热系数，单位为瓦特每米每开尔文（W/m·K）

λy——电池在y方向上的导热系数，单位为瓦特每米每开尔文（W/m·K）

λz——电池在z方向上的导热系数，单位为瓦特每米每开尔文（W/m·K）

其中，λx=λy为极芯展向上的导热系数，λz为极芯径向上的导热系数。

基于以上理论，在仿真软件中建立三维几何模型，选择固体传热物理场，设置加热片为热

8

源，并设置相同的加热功率，在模型中相同位置设置温度探针，如图C.1所示。模拟加热片加

热极芯并传热的过程，根据极芯材料特性参数（比热容、密度）和尺寸，可对极芯x、y、z方

向的导热系数进行优化计算，并计算和实验相对应的位置的温度。

图5COMSOL软件中固体建模示意图

在仿真软件的优化模块中，选择优化方法进行仿真。定义所有温度点的仿真和试验之差的

累加值为优化目标函数푌，优化目标是使得该函数数值最小，具体的计算公式如下式（3）所示。

nt12

YUT（3）

i1jj

t0j

式中：n——试验中布置的热电偶数量；

t0——仿真中的起始时间，单位为s；

t1——仿真中的终止时间，单位为s；

∈j——权重系数，在该模型中，权重系数选为1；

Uj——仿真温度，单位为℃；

Tj——试验温度，单位为℃。

基于以上理论，在Comsol中优化可得到的不同位置温度曲线结果，如图6所示，图中各个

温度位置的试验曲线和仿真曲线基本重合，并输出优化之后的各方向上的导热系数。

图6仿真温度与实验温度对比及导热系数优化结果（示例）

9

2.5标准工作基础

编写组牵头单位是清华大学欧阳明高院士团队，团队深耕动力蓄电池热失控机理、测试、

防护技术多年，具备完整的动力蓄电池热失控测试设备和技术基础。自项目开展以来，牵头单

位清华大学已与国内外知名锂离子电池生产厂家与电动汽车公司在锂电池热安全仿真建模和热

物性测试方面开展广泛、深入的合作，完成了数十款锂离子动力蓄电池与电池系统的热管理建

模与热安全仿真建模，如图所示。本标准具有一定的先进性、通用性、科学性和可操作性。

图7.牵头单位清华大学在电池热安全建模与热特性测试项目合作单位

三、主要试验（或验证）情况分析

编写组牵头单位清华大学具备完整的锂离子动力电池热特性测试能力。清华大学团队自

2018年起，开展动力电池热失控、热蔓延仿真建模研究，电池本身的热物性参数测试方法，依

据的就是本标准中规定的动力电池热特性测试方法，测得的热物性参数输入到模型当中具有极

佳的仿真精度，Ansys中国（安似科技上海有限公司）给牵头单位清华大学开具的电池系统热失

控热蔓延模型报告中提到“开展了电池系统热失控蔓延模型方法的测试验证，模型计算精度与

实验对比吻合度为95%以上”，如图8所示。

10

图8.Ansys中国开具的电池系统热失控蔓延模型用户报告

四、标准中涉及专利的情况

本标准的部分条款可能涉及到款7.3中的相关专利的使用，目前专利“锂离子电池模组传

热热阻测试方法和系统”已授权，专利授权号为ZL201911242284.4，专利持有人为清华大学。

该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和

条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况

本标准的发布，实现了锂离子动力电池热物性参数的测量。准确性高，试验时间短，同时

避免了电芯材料，形状，容量等参数的影响。精确、可重复地测量电池热特性参数对热管理建

模与热安全仿真建模具有重要意义，可以极大的降低电池系统的开发周期与成本。

六、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键

指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况

尚无。

七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协

11

调性

本标准符合国家有关法律、法规和相关强制性标准的要求，与现行的国家标准、行业标准

相协调。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

尚无。

九、标准性质的建议说明

本标准为中国汽车工程学会标准，属于团体标准，供学会会员和社会自愿使用。

十、贯彻标准的要求和措施建议

严格按照本标准提出的试验方法对动力蓄电池热特性参数进行测量，对试验人员进行理论

学习和操作培训，保证检测方法操作的准确性。

十一、废止现行相关标准的建议

无。

十二、其他应予说明的事项

无。

标准起草工作组

2023年1月30日

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《锂离子动力蓄电池热特性参数测量方法》

编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《锂离子动力蓄电池热特性参数测量方法》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。文

件号中汽学函【2021】218号，任务号为2021-57。本标准由中国汽车工程学会电动汽车联盟提

出，清华大学、上海理工大学、中国科学技术大学、中国汽车技术研究中心有限公司、中创新

航科技集团股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、北京理工大学、中国人民警察大

学、广汽埃安新能源汽车股份有限公司、清华大学苏州汽车研究院（吴江）、昆山清安能源科技

有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、北京新能源汽车

股份有限公司、苏州智锂物联科技有限公司、深蓝汽车科技有限公司、广州小鹏汽车科技有限

公司、力神（青岛）新能源有限公司、江苏中兴派能电池股份有限公司、荣盛盟固利新能源科

技股份有限公司、苏州玛瑞柯测试科技有限公司、中国第一汽车集团有限公司等单位联合起草。

1.2编制背景与目标

随着新能源汽车产销量的大幅度增长，预计到2030年，我国新能源汽车保有量将超过汽车

总保有量的50%。由于电池成本的大幅度下降，纯电动汽车已经成为新能源汽车的主体。目前，

在新能源汽车保有量上升到百万辆数量级时，每年发生的新能源汽车起火事件高达千余起，其

中21年官方数据为3000余起。新能源汽车的安全问题引发全社会范围的关注，也成为制约行

业和企业发展的痛点和难点问题。

目前解决动力电池安全问题的手段主要是通过模型仿真，来验证电池系统抵抗单体电池热

失效的能力，电池系统的热管理及安全模型仿真可以极大的降低电池系统的开发周期、成本以

及提高效率。目前，国内外普遍利用多物理场耦合模型开展动力电池热失控产热-传热-烟气流

动换热等多场耦合仿真，来指导电池系统热安全防护设计。以及利用热仿真软件开展电池系统

热管理仿真，并优化热管理方案等。但上述仿真均需要输入动力电池精确的热物性参数。精确、

可重复地测量电池热特性参数，对电池系统的热管理优化和热安全防护设计等具有重要意义

因此期望通过本标准，解决动力电池热物性参数测量的问题。用以输入到动力电池仿真模

型中，进行电池系统的热管理优化设计和热安全防护设计等。

1.3主要工作过程

1.3.1预研阶段

2021年7月，启动标准预研工作，初步提出三项标准研制内容与方向。