電池絕熱量熱儀應(yīng)用

電池絕熱量熱儀（Battery Accelerating Calorimeter）是用于評價鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性和熱失控過程熱動力學(xué)參數(shù)的重要儀器。通過電池絕熱量熱儀可以有效獲取鋰電池的自放熱起始溫度(T_onset)、熱失控起始溫度(T_TR)、熱失控最高溫度(T_max)、泄壓溫度(T_v)、最大升溫速率((dT/dt)_max)和熱失控孕育時間(?t)等參數(shù)，以作為電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計輸入，幫助研究人員確定鋰電池安全邊界及失控危害，實現(xiàn)對熱失控的預(yù)防與早期預(yù)警。

現(xiàn)有儀器局限性

為了實現(xiàn)降低電池系統(tǒng)綜合成本、提升電動汽車?yán)m(xù)航里程等目的，鋰電池行業(yè)內(nèi)電芯朝著大尺寸、大容量和高比能量的趨勢發(fā)展。大電芯更容易獲得高體積能量密度，有利于減少電芯外殼以及外部安裝結(jié)構(gòu)，提高空間利用率和成組效率。例如，以比亞迪刀片電池為代表的大型電芯長邊尺寸超過1米；同時各大廠商陸續(xù)推出更高容量的電芯，如?；履茉赐瞥?75Ah的產(chǎn)品，億緯鋰能推出560Ah的LF560K電池；另一方面，動力電池能量密度即將跨越300Wh/kg。4月19日，寧德時代發(fā)布凝聚態(tài)電池，單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg。針對上述情況，目前國內(nèi)外商品化的電池絕熱量熱儀已無法覆蓋相關(guān)測試需求，存在腔體體積小、耐壓/保壓能力不足等局限性，導(dǎo)致在鋰電池?zé)岚踩治鰷y試中存在以下問題：

(1) 不適配大尺寸電芯幾何尺寸：目前標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的腔內(nèi)尺寸不超過500mm*500mm, 無法布置長度600mm以上的電芯；

(2) 不支持大容量/高鎳電芯測試：基于當(dāng)前儀器的耐壓和抗爆性，200Ah的NCM811或400Ah的磷酸鐵鋰電芯已基本達(dá)到儀器的測試極限；

(3) 不兼容電池產(chǎn)氣過程同步分析：目前的儀器在電池?zé)崾Э剡^程中存在開蓋泄壓或漏氣的情況，需搭配密封測試罐組成 “腔中腔”結(jié)構(gòu)進(jìn)行電芯產(chǎn)氣過程分析。但“腔中腔”的方式能承受的電芯容量非常有限，同時使得測試系統(tǒng)的熱惰性因子增大，顯著影響電芯熱失控特征溫度判定和測量。

創(chuàng)新儀器及優(yōu)勢

仰儀科技長期致力于鋰電池?zé)岚踩珯z測儀器和解決方案開發(fā)，公司研制的BAC-420A大型電池絕熱量熱儀打破國外壟斷，已成功進(jìn)行了包括190Ah NCM811、230Ah NCM622、320Ah LPF和600mm短刀在內(nèi)的數(shù)百款電芯的絕熱熱失控和熱物性參數(shù)測試，積累了大量的儀器開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗。針對現(xiàn)有電池絕熱儀器的應(yīng)用限制，仰儀科技創(chuàng)新研發(fā)BAC系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀，腔體直徑覆蓋420mm-1000mm的范圍，能夠測試長邊尺寸不超過1500mm的電芯；同時，大容量腔體的抗爆性和產(chǎn)氣測試能力顯著提升，能夠承受大型電芯的熱失控溫壓沖擊。另外，考慮用戶差異化的使用習(xí)慣和測試需求，系列化產(chǎn)品兼顧了腔體開蓋泄壓和腔體密閉-定向泄壓兩種技術(shù)路線以供選擇。除常規(guī)熱濫用測試以外，BAC系列產(chǎn)品具備氣體收集和壓力測量、針刺模塊、視頻監(jiān)控、充放電測試、比熱容測試、氣氛模擬和低溫制冷等功能，可以對電池?zé)岚踩赃M(jìn)行全面評估。系列化儀器的核心參數(shù)如下圖所示：

圖1 (a)BAC系列大型電池絕熱量熱儀及(b)核心技術(shù)參數(shù)

BAC-420A、BAC-420B和BAC-800A均為泄壓型電池絕熱量熱儀，保留經(jīng)典ARC使用習(xí)慣。儀器結(jié)構(gòu)總體分為絕熱腔體、抗爆箱與電控系統(tǒng)三部分。泄壓型系列具備優(yōu)異的多重安全防護(hù)能力，利用彈簧鎖設(shè)計，當(dāng)內(nèi)部壓力過高時爐蓋可彈起進(jìn)行快速泄壓，同時腔體內(nèi)部安裝爆破片進(jìn)行防護(hù)；抗爆箱使用機(jī)械安全聯(lián)鎖裝置，鋼板厚度 3.5mm，并安裝大流量排風(fēng)系統(tǒng)確保實驗安全。
BAC-800B和BAC-1000A均為密閉型電池絕熱量熱儀。密閉型爐腔完全按照GB/150壓力容器設(shè)計規(guī)范進(jìn)行開發(fā)，可持續(xù)承壓2MPa，同時具有優(yōu)異的密封性，創(chuàng)造性地將定容燃燒彈和ARC功能合二為一，無需配置密封罐即可同步完成大尺寸、大容量電芯熱失控特征溫度及產(chǎn)氣測試。另外，通過腔體可調(diào)式泄壓設(shè)計，上述產(chǎn)品解決了國外某廠商絕熱儀器存在的腔體和電池表面溫差大，絕熱性能不佳的問題。

附：BAC系列產(chǎn)品風(fēng)采全覽

BAC-1000A 是研究長邊1500mm 以下大型電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的密閉型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑1000mm，深1200mm；儀器具備《特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗證書（壓力容器）》，安全承壓2MPa；充分滿足大尺寸電池?zé)崾Э貦z測需求。（點擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖1 BAC-1000A整機(jī)外觀

BAC-800A 是研究長邊900mm以下大尺寸電池單體及其模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的泄壓型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑 800mm，深 520mm；配備有多組大功率加熱元件提升控溫效率與溫度場穩(wěn)定性。BAC-800A擁有大爐體+升級控制軟件設(shè)計，在適配更大尺寸電池測試的同時，確保高精度的爐體溫度一致性；可以通過液氮制冷模塊模擬低溫工況開展測試；可以在內(nèi)部配備承壓2MPa的壓力容器，進(jìn)行產(chǎn)氣采集。（點擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖2 BAC-800A整機(jī)外觀

BAC-800B 是研究長邊900mm 以下大尺寸電池單體及其模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的密閉型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑 800mm，深520mm；儀器具備《特種設(shè)備制造監(jiān)督檢驗證書（壓力容器）》，安全承壓 2MPa；借助輔助抬升裝置可實現(xiàn)單人操作。（點擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖3 BAC-800B整機(jī)外觀

BAC-420A 是研究方形、軟包等電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的泄壓型絕熱加速量熱儀，作為成熟的在售標(biāo)品，獲得眾多客戶的認(rèn)可。爐腔直徑420mm，深 520mm；爐體外壁配置有功能豐富的擴(kuò)展接口。（點擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖4 BAC-420A整機(jī)外觀

BAC-420B 是研究方形、軟包等電池單體及其小型模組等熱失控、熱蔓延機(jī)制的泄壓型絕熱加速量熱儀。爐腔直徑420mm，深 520mm；標(biāo)配制冷模塊可模擬低溫工況開展電池?zé)峁芾頊y試。（點擊圖片了解詳細(xì)參數(shù)）

附圖5 BAC-420B整機(jī)外觀

關(guān)于仰儀科技

仰儀科技成立于2006年，浙儀旗下實驗室事業(yè)群成員，是專注于新能源與化工領(lǐng)域測試需求的國家高新技術(shù)企業(yè)。我們擁有成熟的鋰電池?zé)岚踩蜔峁芾頊y試儀器與實驗室建設(shè)方案，可為相關(guān)研究與生產(chǎn)提供專業(yè)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。