電池作為能源儲存與轉(zhuǎn)換的核心部件,已廣泛應用于電動汽車、便攜式電子設(shè)備、航空航天以及儲能系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。然而,隨著電池能量密度的不斷提升,其安全性問題也日益凸顯,尤其是熱濫用導致的熱失控乃至火災爆炸,已成為行業(yè)內(nèi)外關(guān)注的焦點。為了有效評估并提升電池在條件下的安全性能,電池熱濫用試驗箱應運而生,成為電池安全研究與測試中的重要工具。
一、電池熱濫用試驗箱的基本構(gòu)成與工作原理
電池熱濫用試驗箱,顧名思義,是一種專門用于模擬電池在高溫、過充、短路等條件下可能發(fā)生的熱失控現(xiàn)象的測試設(shè)備。它通常由加熱系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)以及試驗腔體等核心部分組成。
加熱系統(tǒng):采用高效的加熱元件,如電阻絲、陶瓷加熱器等,能夠迅速且均勻地將試驗腔內(nèi)溫度提升至預設(shè)值,模擬電池在高溫環(huán)境下的工作狀態(tài)。
溫控系統(tǒng):通過精密的溫度傳感器和先進的控制算法,實現(xiàn)試驗腔內(nèi)溫度的精確控制與穩(wěn)定保持,確保測試結(jié)果的準確性。
安全保護系統(tǒng):包括超溫保護、過流保護、短路保護等多重機制,確保在試驗過程中一旦發(fā)生異常情況,能夠立即切斷電源,防止事故擴大。
數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng):實時記錄并顯示試驗過程中的溫度、電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù),同時支持數(shù)據(jù)的存儲與分析,為研究人員提供詳盡的試驗數(shù)據(jù)支持。
試驗腔體:采用耐高溫、耐腐蝕材料制成,具有良好的密封性和絕緣性,確保試驗過程的安全與穩(wěn)定。
二、電池熱濫用試驗的重要性
電池熱濫用試驗對于保障電池產(chǎn)品的安全性至關(guān)重要。通過模擬電池在條件下的工作狀態(tài),可以直觀地觀察到電池的熱失控過程,包括溫度的急劇上升、氣體的釋放、電解液的泄漏乃至燃燒爆炸等現(xiàn)象。這些信息對于深入理解電池熱失控的機理、評估電池的安全性能以及優(yōu)化電池設(shè)計具有重要意義。
1. 評估電池安全性能:通過熱濫用試驗,可以量化評估電池在條件下的安全性能,如熱失控的觸發(fā)溫度、最大溫升速率、釋放的能量等關(guān)鍵指標,為電池產(chǎn)品的安全認證提供依據(jù)。
2. 指導電池設(shè)計與改進:基于試驗數(shù)據(jù),研究人員可以分析電池熱失控的原因,找出設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié),進而提出針對性的改進措施,如優(yōu)化電池材料配方、改進電池結(jié)構(gòu)設(shè)計等,從而提升電池的整體安全性能。
三、試驗箱的應用場景與案例分析
在電池研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域,電池熱濫用試驗箱發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。以某電動汽車用鋰離子電池為例,試驗中,電池被持續(xù)充電至遠超其額定容量的狀態(tài),導致電池內(nèi)部溫度升高、化學反應加劇。隨著溫度的持續(xù)上升,電池開始釋放大量氣體并產(chǎn)生煙霧,最終發(fā)生燃燒爆炸。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),研究人員詳細記錄了整個試驗過程中的溫度、電壓、電流等參數(shù)變化,并對燃燒產(chǎn)物進行了化學分析。基于試驗結(jié)果,研究人員發(fā)現(xiàn)該電池在過充條件下存在明顯的熱失控風險,主要原因在于電池內(nèi)部的正極材料在高溫下發(fā)生分解反應,釋放出大量氧氣和熱量,進一步加劇了電池的熱失控過程。針對此問題,研究人員提出了改進電池正極材料配方、增加電池內(nèi)部安全閥等措施,以提升電池在過充條件下的安全性能。
四、技術(shù)參數(shù)
設(shè)備型號:
HE-REJ-72: 72升 450×400×400(mm)
HE-REJ-150: 150升 500×500×600 (mm)
HE-REJ-270: 270升 600×500×900 (mm)
HE-REJ-512: 512升 800×800×800(mm)
HE-REJ-1000: 1000升 1000×1000×1000(mm)
溫度范圍: RT+10℃~200℃
控制精度: ±0.5℃(恒定時)
顯示精度: 0.1℃
波動度: ±1℃(恒定時)
均勻度: ±2.0℃(空載時)
升溫速度: 5℃±2℃/min
控制方式: 按鍵式控制或PLC程式觸摸屏控制
送風方式: 內(nèi)部熱風循環(huán)
內(nèi)箱材質(zhì): SUS304#不銹鋼
外箱材質(zhì): SECC鋼板高級烤漆處理
觀察窗: 有
降溫方式: 自然冷卻
保護裝置: 超溫保護、缺相保護、接地保護、過載保護、快速保險、斷路開關(guān)等
五、結(jié)語
電池熱濫用試驗箱作為電池安全測試的關(guān)鍵設(shè)備之一,在電池研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。通過模擬不同溫度環(huán)境下的工作條件,試驗箱能夠全面評估電池的安全性和可靠性,為電池行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。
上一篇 : HE-WDL-5000A短路試驗機
下一篇 : HE-ZK-500電池高空低壓試驗箱