UL9540A:2025储能系统热失控火灾蔓延测试及评估方法解读！

近年来，随着全球储能产业的快速发展，全球储能装机容量已达锂离子电池储能系统（BESS） 持续上升。然而，储能系统的安全性始终备受关注，尤其是热失控引发的火灾和爆炸事故日益增多。这些事故不仅威胁人身安全，还可能造成巨大的财产损失。

在此背景下，UL9540A标准应运而生，成为储能系统安全测试的全球权威指南。该标准的每一次更新都备受业界关注。2025年3月12日，UL正式发布ANSI/CAN/UL9540A-2025“电池储能系统热失控火焰蔓延测试” 该标准全面升级了热失控火灾蔓延的测试和评估方法，旨在为储能系统的安全设计提供更科学、更严格的验证工具。本文将从技术细节、测试逻辑和行业影响等方面，深入分析新标准中的关键创新点。

为何热失控火灾蔓延测试成为核心？

1. 热失控的性质和危害

热失控是指锂离子电池内部因内部短路、过度充电、机械损伤等原因引发的自持放热链式反应。其特征是温度迅速升高（超过800°C），气体喷出（包括易燃易爆气体），并可能在相邻电芯中发生连锁反应，最终导致系统级火灾。

2. 传统测试的局限性

早期标准主要侧重于单个电池或小型模块的安全测试。然而，储能系统通常由数千甚至数万个电池组成，其结构设计和热环境复杂，使得火灾蔓延路径难以预测。传统方法无法充分反映现实世界中火灾蔓延的风险。

3. UL9540A:2025 的突破

2025 年版首次引入了 “全面、系统级热失控火灾蔓延评估框架” 强调从电池→模块→机柜→全系统的多层级渐进式测试。它使用可量化的数据构建风险模型，以支持设计优化。

UL9540A:2025 测试方法的核心升级

1. 精细化测试层级

新版本定义了四个渐进的测试级别，每个级别都有明确的目标：

• 级别 1（单元格级别）： 确定热失控触发条件（例如，钉子穿透、加热板温度阈值）、喷出的材料和燃烧特性。
• 级别 2（模块级别）： 评估单电芯进入热失控时的传播速度、温度分布、气体扩散路径。
• 第 3 级（单元级 - 机柜/子系统）： 模拟真实的散热条件和结构设计，分析火焰蔓延程度、烟雾浓度和毒性。
• 级别 4（安装级别 - 完整系统）： 整合灭火和通风系统，以验证系统级缓解效果。

 

关键要求： 测试必须使用与生产环境等效的测试 楼宇管理系统（电池管理系统）和热管理设计，以确保数据的真实性。

 

热失控火焰蔓延测试的解读

2. 扩展数据收集维度

2025 年版增加了几个关键指标：

• 热力学参数： 电池表面温升速率、内部压力变化曲线；
• 气体分析： 实时监测氢气、CO、氟化氢（HF）等有害气体；
• 火焰传播速度： 使用高速摄像机和红外热成像进行量化；
• 灭火剂的有效性： 评估 FK-5-1-12 和水雾等药剂在抑制热失控方面的作用。

 

见解： 多维数据可以构建“热失控传播图”，从而指导单元间距、绝缘材料和灭火策略的优化。

3. 强制性多单元故障场景

为了解决行业痛点，新标准要求测试两种极端场景：

• 最坏情况单元格位置： 选择散热最差的电池作为触发点；
• 多单元同时故障： 模拟严重故障（例如 BMS 故障）下多个并发热失控事件的影响。

 

案例研究： 一家制造商在测试中发现，当边缘电池进入热失控状态时，金属柜框架会传导热量，从而加速相邻模块的加热 - 从而导致采用热障涂层进行设计升级。

评估流程的三大创新

1. 基于风险的安全阈值设计

UL9540A:2025 引入了的概念 “热失控传播时间 (TRPT)”，要求系统设计必须满足：
TRPT ≥ T（T = 火灾响应时间 + 人员疏散时间）。

火灾响应时间应根据具体应用情况（例如，住宅系统与电网侧系统）进行调整。对于电网侧系统，TRPT ≥ 30 分钟通常需要确保消防系统能够及时启动。

2. 耦合模拟与真实世界验证

该标准鼓励使用数字孪生技术其中，CFD（计算流体动力学）模拟用于在物理测试之前预测传播路径，并使用实际测试数据来校准模型。这种方法显著降低了测试成本，尤其对于大型系统而言。

3. 强制性动态评估报告

2025 版本要求测试报告包括：

• 热失控触发条件的敏感性分析；
• 不同环境温度（20°C 至 50°C）下的传播差异；
• 老化（例如经过 5,000 次循环后）对安全性的影响。

 

意义： 将重点从简单的“通过测试”转移到“终身安全设计”。

主要影响概述

1. 提高灵活性： 可选的 FTIR 和斜坡加热方法提供了测试灵活性。
2. 更广泛的适用性： 增加了对铅酸、镍镉和高温电池的测试覆盖范围。
3. 增强安全性： 修订的火焰蔓延标准和新的爆燃分析降低了火灾蔓延风险。
4. 简化测试： 住宅测试现在允许测试墙设置，从而可能降低测试复杂性。

 

此版本强调清晰度、安全性和技术包容性，与电池技术发展和不断变化的监管需求保持一致。

行业影响及建议应对措施

1. 更高的技术壁垒推动创新

• 单元格级别： 高稳定性电解质（例如半固态）、耐高温隔膜变得至关重要；
• 系统级别： 相变材料、气凝胶隔热材料、定向通风设计越来越受欢迎；
• 消防系统： 多层次抑制（例如，细胞级抑制剂+机柜级水雾）成为主流。

 

2. 测试成本和时间挑战

完整的四级测试可能需要六个月以上的时间，费用超过一百万美元。建议：

• 尽早与认证机构合作制定预测试计划；
• 使用模块化设计，尽量减少重复测试；
• 加入行业联盟以共享一些测试数据。

 

3. 全球市场准入的“护照”

UL 9540A 不仅是美国和加拿大的强制性标准，在国际上也得到广泛采用——新加坡、马来西亚和澳大利亚维多利亚州的储能系统安装法规均已引用该标准。2025 版标准与中国 GB/T36276 进一步接轨，助力中国企业拓展海外市场。

点击了解更多有关 ACE 电池获得 UL9540A 认证的产品：

RESS-E20-L0 | 6.6kWh-119.7kWh模块化家用电池存储

RESS-BM-L1 | 用于家庭储能的5.12kWh锂离子电池

RESS-PE20-L0 | 6.6kWh-19.8kWh混合太阳能电池存储系统

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C&I-EnerBlock：户外 C&I 电池储能系统

C&I-EnerCube：集装箱式C&I储能系统

结论

UL 9540A 评估热失控火灾蔓延情况下的系统安全性，并且是大规模火灾测试中唯一参考的共识标准NFPA 855</p>.

发布UL9540A:2025 标志着从 的转变反应性响应 至 主动预防 储能安全领域。对于制造商而言，这不仅是一项合规挑战，也是通过差异化安全设计赢得市场优势的机遇。展望未来，随着人工智能与先进传感技术的融合，热失控测试或将实现实时、高精度的预警——而这一未来的基础在于对当今标准的深刻理解和实施。