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全尺寸超大型電池絕熱量熱儀:大容量、高防護(hù)、高精度

發(fā)布時(shí)間:2024-08-21
本期預(yù)覽
仰儀科技bac系列全尺寸大型電池絕熱量熱儀可針對(duì)長(zhǎng)邊≤1500mm范圍內(nèi)的電芯開展安全、精準(zhǔn)、可靠的絕熱熱失控測(cè)試。與目前國內(nèi)外廠家的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品相比,bac系列具有更大的量熱腔容量、更高的安全防護(hù)和更豐富的測(cè)試功能。
電池絕熱量熱儀應(yīng)用
電池絕熱量熱儀(battery accelerating calorimeter)是用于評(píng)價(jià)鋰離子電池?zé)岱€(wěn)定性和熱失控過程熱動(dòng)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(tonset)、熱失控起始溫度(ttr)、熱失控最高溫度(tmax)、泄壓溫度(tv)、最大升溫速率((dt/dt)max)和熱失控孕育時(shí)間(?t)等參數(shù),以作為電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入,幫助研究人員確定鋰電池安全邊界及失控危害,實(shí)現(xiàn)對(duì)熱失控的預(yù)防與早期預(yù)警。
現(xiàn)有儀器局限性
為了實(shí)現(xiàn)降低電池系統(tǒng)綜合成本、提升電動(dòng)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(shì)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(zhǎng)邊尺寸超過1米;同時(shí)各大廠商陸續(xù)推出更高容量的電芯,如海基新能源推出375ah的產(chǎn)品,億緯鋰能推出560ah的lf560k電池;另一方面,動(dòng)力電池能量密度即將跨越300wh/kg。4月19日,寧德時(shí)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(duì)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(cè)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(cè)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(zhǎng)度600mm以上的電芯;(2) 不支持大容量/高鎳電芯測(cè)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(cè)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(cè)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(shí)使得測(cè)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(cè)量。
創(chuàng)新儀器及優(yōu)勢(shì)
仰儀科技長(zhǎng)期致力于鋰電池?zé)岚踩珯z測(cè)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(cè)試,積累了大量的儀器開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
針對(duì)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(cè)試長(zhǎng)邊尺寸不超過1500mm的電芯;同時(shí),大容量腔體的抗爆性和產(chǎn)氣測(cè)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(cè)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(cè)試以外,bac系列產(chǎn)品具備氣體收集和壓力測(cè)量、針刺模塊、視頻監(jiān)控、充放電測(cè)試、比熱容測(cè)試、氣氛模擬和低溫制冷等功能,可以對(duì)電池?zé)岚踩赃M(jìn)行全面評(píng)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(jì),當(dāng)內(nèi)部壓力過高時(shí)爐蓋可彈起進(jìn)行快速泄壓,同時(shí)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(shí)驗(yàn)安全。
bac-800b和bac-1000a均為密閉型電池絕熱量熱儀。密閉型爐腔按照gb/150壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行開發(fā),可持續(xù)承壓2mpa,同時(shí)具有優(yōu)異的密封性,創(chuàng)造性地將定容燃燒dan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(cè)試。另外,通過腔體可調(diào)式泄壓設(shè)計(jì),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(zhǎng)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(yàn)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(cè)需求。(點(diǎn)擊圖片了解詳細(xì)參數(shù))
附圖1bac-1000a整機(jī)外觀
bac-800a是研究長(zhǎng)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(chǎng)穩(wěn)定性。bac-800a擁有大爐體+升級(jí)控制軟件設(shè)計(jì),在適配更大尺寸電池測(cè)試的同時(shí),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(cè)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(diǎn)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(zhǎng)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(yàn)證書(壓力容器)》,安全承壓 2mpa;借助輔助抬升裝置可實(shí)現(xiàn)單人操作。(點(diǎn)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(diǎn)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(cè)試。(點(diǎn)擊圖片了解詳細(xì)參數(shù))
附圖5bac-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(shí)驗(yàn)室事業(yè)群成員,是專注于新能源與化工領(lǐng)域測(cè)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(cè)試儀器與實(shí)驗(yàn)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)。
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