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中國儲能網|電池安全引擔憂,大容量大尺寸電芯熱安全測試的答案在哪里?

更新時間:2023-09-28  |  點擊率:605

中國儲能網訊:BAC(battery adiabatic calorimeter)系列電池絕熱量熱儀通過追蹤電池溫度變化并動態調節環境溫度,可消除電池與環境之間的溫差,從技術層面實現系統的熱動態封閉。在這種絕熱測試環境下,電池的溫度變化必然是自身吸放熱導致的。因此通過大型電池絕熱量熱儀可以準確測定電池熱失控過程中的關鍵參數。

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電池熱安全測試駛向“新大陸"

中國科學院院士歐陽明高在CIBF2023上發表演講,他指出大容量電池中磷酸鐵鋰電池的燃爆指數可以達到三元電池的兩倍,大容量磷酸鐵鋰電池也需要進行嚴格的熱安全測試。

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他表示,一般認為磷酸鐵鋰電池比較安全,本質上對于小的磷酸鐵鋰電池的確是這樣,因為正極材料基本到500以上才可能出現分解,但是大容量磷酸鐵鋰電池內部溫度可以超過800度,這就超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。在一般情況下正極磷酸鐵鋰對小安時是不分解的,所以熱失控不劇烈,但是大容量磷酸鐵鋰電池可以分解,而且它產生大量可燃的電解液蒸汽,這跟高鎳三元是不一樣的。

現在的儲能電池基本上都是300Ah以上,內部可能達到700-900并引起正極材料分解,導致發生劇烈的熱失控,因此同樣需要對大容量磷酸鐵鋰電池進行嚴格的熱安全測試。

再看看磷酸鐵鋰的產氣,它產生的氫氣慢慢增加,隨著SOC的增加,氫氣到50%以上,這也是非常危險的。比較一下兩種電池的燃爆風險,磷酸鐵鋰電池的燃爆指數是三元電池的兩倍。三元電池是自己容易熱失控,自己把自己點著,磷酸鐵鋰電池自己點不著,但是它的氣體爆炸的風險比三元電池要高,一旦在外面遇到火花它更危險。

隨著新能源汽車滲透率的快速提升,“續航焦慮"等多種因素推動電池單體向大體積與高比能量發展,電池的安全性再次成為行業與市場首要考慮的因素。中國的鋰電池產業具備創新能力與規模效應,然而全球范圍內卻鮮有與超大尺寸(長邊≤1500mm)電芯熱安全測試需求相匹配的熱分析儀器。在發展迅猛的鋰電池領域,依靠理論值、經驗值對于研究電池的安全邊界與失效危害十分不可靠,缺少科學準確的電池熱特征參數測試將制約產業的長期健康發展。

繼續探索電池行業前沿的“新大陸"需要更科學、專業的測試工具。仰儀科技創新設計的BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀突破傳統ARC腔體體積小、耐壓/保壓能力弱的局限,將為大容量、高比能量電芯提供熱測試解決方案。

??專業資質:絕熱量熱儀+定容燃燒。彈二合一

鋰電池的“放熱"和“產氣"是研究者和從業者長期關注的兩大議題。高能量密度和電池材料的自反應特性讓鋰電池在濫用條件下易誘發不可預測的放熱和產氣行為,并可能造成熱失控、燃燒或爆炸等嚴重后果。

對于小型電池單體的產氣測試,傳統方法之一是采用絕熱量熱儀加裝氣體收集容器實現;另一類則依靠爐腔密封性直接測試,但由于其結構缺陷帶來的對流熱散失會導致爐壁與樣品溫差過大,最終影響測試結論的可信度。

對于熱失控產氣更加劇烈的大型單體,一方面龐大的氣體收集容器可能會大幅削弱儀器的絕熱性能;另一方面瞬間的熱失控沖擊與產氣壓力甚至會對傳統的絕熱儀器結構造成不可修復的破壞。

針對以上問題,BAC系列大型電池絕熱量熱儀的工程師們設計了兩種路線,其中以BAC-1000A為代表的密閉型儀器創新地將絕熱量熱儀與定容燃燒。彈合二為一,能夠在絕熱條件下同步完成熱失控產氣測試,進一步提高試驗的效率和可靠性,從而達到1+1遠大于2的效果。


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BAC系列密閉型大電池(BAC-1000A,BAC-800B)兼備絕熱量熱儀與定容燃燒。彈的功能特點,具備《特種設備制造監督檢驗證書(壓力容器)》

BAC系列泄壓型大電池強調儀器安全性,同時具備一定的爐體密封性能,并使用特制的密封測試罐;

??跟跑、陪跑、領。跑

BAC系列產品的果實建立在中國鋰電池產業快速發展的沃土之上,也源于仰儀科技對鋰電池行業現狀的深入思考和持續改進的追求。BAC系列儀器的研發團隊從市場需求出發,以解決行業痛點為己任,積極尋找創新方案。

用戶需求:隨著電動汽車和可再生能源的發展,對大容量、高能量密度電池的需求日益增長。同時,人們對電池安全性的關注也達到了新的高度。

行業痛點:鋰電池在高溫、高寒等環境下容易出現熱失控或性能衰減現象,引發安全隱患;此外傳統電池的能量密度和循環壽命仍有待提高。然而當前的電池ARC已經無法滿足新型鋰電池的安全測試和研發。

從早期的熱分析技術攻關開始,在追趕發達技術水平的過程中逐漸依靠絕熱加速量熱儀(TAC-500A)與進口打出平手,再到如今BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀的推出,仰儀科技在新舊賽道的切換中持續踐行著自主創新的使命。

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